Titel: Aubert, über die Selbstentzündung der gepulverten Kohlen.
Autor: Aubert,
Fundstelle: 1831, Band 39, Nr. XLIV. (S. 121–128)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj039/ar039044

XLIV. Ueber die Selbstentzündung der gepulverten Kohlen, von Hrn. Aubert, Artillerie-Oberst.64)

Aus den Annales de Chimie et de Physique. Septbr. 1830. S. 75.

Kohle hatte sich unter verschiedenen Umständen in den Pulverfabriken von selbst entzündet, am gewöhnlichsten in dem Augenblike, wo sie in Stüke zertheilt, durch die ersten Stöße des Stampfers zermalmt wurde. Selbstentzündungen von gepulverter Kohle fanden auch im Jahre 1802 in der Pulverfabrik zu Essonne, im Jahre 1824 in derjenigen zu Bouchet, und im J. 1825 in derjenigen zu Esquerdes Statt. Da diese Erscheinung sich in der Pulverfabrik zu Metz im J. 1828 erneuerte, und Entzündungen dieser Art die schreklichsten Folgen haben können, so hielt man es für nüzlich alle Untersuchungen und alle nöthigen Versuche anzustellen, um ihre Ursachen zu entdeken und sich der Umstände zu versichern, welche am geeignetsten sind, sie wieder hervorzubringen.

Folgender Aufsaz, welchen man zur Kenntniß der HHrn. Artillerieoffiziere gelangen zu lassen für nüzlich fand, macht uns mit den Umständen der Selbstentzündung, welche zu Metz Statt fand und den Versuchen, welche man unternahm, um diese Frage aufzuklären, im Detail bekannt.

Die Pulverfabrik war beauftragt worden, sehr fein zertheilte Kohle für die pyrotechnische Schule (école de pyrotechnie) zu bereiten; man fing diese Arbeit den 31. März 1828 an; die Kohle wurde durch Destillation sehr troknen Faulbaumholzes bereitet und die Operation so geleitet, daß man 25 Kilogramm Kohle aus 100 Kilogr. Holz erhielt. Schon vier und zwanzig Stunden nach ihrer Bereitung wurde die Kohle gewogen und sodann fünf Stunden lang mittelst Kugeln aus Bronze, welche 7 bis 10 Millimeter im Durchmesser hatten, in ledernen Tonnen von 1 Meter Durchmesser und 1,15 Meter Höhe, welche jede Minute dreißig Umdrehungen machten, gerieben. Jede Tonne enthielt Anfangs nur 10 Kil. Kohle und das Gewicht der Kugeln betrug 35 Kil.; da aber die Kohle nach ihrer Zerreibung viele Bronzetheilchen enthielt, so reducirte man das Gewicht der Kugeln auf |122| 25 Kilogr. und die Dauer des Zerreibens auf drei Stunden. Die in Einer Operation gepulverte Kohle wurde während der ganzen Zeit einer neuen Zerreibung in einer Mulde ausgebreitet und man brachte sie sodann in Fässer. Man mußte um so weniger eine Selbstentzündung der Kohle befürchten, weil man sie seit mehr als sechs Jahren, mit Schwefel gemengt, auf diese Art zerrieb, ohne daß jemals ein Umstand eintrat, welcher eine Entzündung hätte erwarten lassen, und weil man sich außerdem versichert hatte, daß in den Kugeln und Zerreibungstonnen die Temperatur nie um mehr als 25 bis 30 Centesimalgrade über die der Werkstätte stieg.

Indessen bemerkte man den dritten April des Morgens, daß 80 Kilogr. Kohle, welche des Abends gepulvert und in ein Faß gebracht worden waren, sich von selbst entzündet hatten.

Eine neue Operation hatte ein ähnliches Resultat. 80 Kilogr. Kohle, welche während eines Tages zerrieben worden waren, hatte man in zwei Fäßchen in jedes nämlich 40 Kilogr. gebracht. Den anderen Tag nach der Zerreibung zeigte sich das Feuer in dem Fäßchen, das die Kohle enthielt, welche in der ersten Hälfte des vorigen Tages zerrieben worden war; das andere Fäßchen erhizte sich allmählich, entzündete sich aber nicht, obgleich es dem ersten zur Seite stand. Man fand daß die Kohle 6 Tausendstel Metall enthielt. Es ist zu bemerken, daß die nach dem so eben beschriebenen Verfahren gepulverte Kohle außerordentlich zertheilt ist; sie gleicht einer schmierigen Flüssigkeit und nimmt einen drei Mal kleineren Raum ein als in Stangen von 15 bis 16 Centimeter Länge.

Bei den Versuchen, welche in Folge dieses Vorfalles angestellt wurden, um sowohl seine Umstände genau auszumitteln als seine Ursachen aufzufinden, wollte man vor Allem den Einfluß der Verkohlungsart auf die Selbstentzündung der Faulbaumholzkohle ausmitteln. Da man nun zwei Zerreibungstonnen hatte, so konnte man auf Einmal nur zwei verschiedene Kohlenarten in Arbeit nehmen. Die eine dieser Kohlen war in verschlossenen Gefäßen stark destillirt worden und war schwarz; 100 Kilogr. sehr troknes Holz hatten davon nur 25 Kilogr. gegeben. Die andere Kohle war in offenen gußeisernen Kesseln bereitet worden. Alle übrigen Umstände wurden gewissenhaft gleich beibehalten. So wie bei der zuvor beschriebenen Operation wurde das Zerreiben vermittelst bronzener Kugeln, welche 2 1/2 Mal so viel als die Kohle wogen, in Tonnen, welche in jeder Minute 30 Umdrehungen machten, vorgenommen; es dauerte drei Stunden nach einander. Die Kohle wurde dieser Zermalmung erst acht und vierzig Stunden nach ihrer Bereitung unterzogen. Da man nur 13 bis 14 Kilogr. Kohle auf Einmal in jeder Tonne pulvern |123| konnte und man davon wenigstens 40 Kilogr. nöthig hatte, um die Selbstentzündung zu veranlassen, so war man genöthigt drei Mal das Reiben für jede Kohlenart vorzunehmen. Die Producte wurden in dem Maße als man sie erhielt, abgesondert in Fässer von 1,6 Hektoliter Hohlraum gebracht, welche neben einander standen und mit einem Tuche bedekt wurden. während des Reibens stieg die Temperatur in den beiden Tonnen gleich hoch über diejenige der Werkstätte; diese Temperaturerhöhung betrug 15° C. für die erste Kohlenbeschikung, 20 für die zweite und 24 für die dritte.

Nachdem jedes der beiden Fässer mit 42 Kilogr. Kohle beschikt war, wurden sie mit einem hölzernen Dekel verschlossen, in welchen zwei Löcher gebohrt waren, eines in der Mitte, das andere gegen den Stand, so daß man Thermometer in die Kohle steken und ihre Temperatur bestimmen konnte. Seil der Beendigung der Verkohlung bis zu dem Augenblike wo die Kohle in die Fässer gebracht wurde, waren ungefähr 60 Stunden verflossen. Die Temperatur der Kohle wurde häufig beobachtet; sie erreichte das Maximum nach 16 bis 18 Stunden im Mittelpunkte der Fässer; nämlich: bei der destillirten Kohle mit 41 Grad über der Temperatur der Werkstätte, welche 12 Grad betrug, und bei der anderen Kohle mit 28 Grad; es fand jedoch keine Entzündung Statt, wahrscheinlich weil die Fässer zz gut verschlossen worden waren, wodurch die Luft keinen freien Zutritt hatte. In der That erfolgte auch die Entzündung der destillirten Kohle bei einer neuen der ersteren vollkommen ähnlichen Operation, wobei bloß der Unterschied Statt fand, daß die Luft in den Fässern sich leichter erneuerte. Folgendes war der Gang des Erhizens in jedem Fasse. Die Temperatur der Werkstätte war 11 Grad und die Feuchtigkeit 96 Grad an Saussures Hygrometer.


Zeit.
Temperat.
der stark destillirt.
Kohle.
Temperat.
der in offenen
Kesseln bereiteten
Kohle.
31. März, um 7 Uhr Abends, 2 Stunden
nach der Zerreibung

40 Grad.

30 Grad.
1. April, um 6 Uhr Morgens 70 – 40 –
Mittags 75 – 47 –
um 4 1/4 Uhr Entzündung. 47 –

Die destillirte Kohle erhizte sich Anfangs sehr langsam, aber sehr rasch von Mittag bis zum Augenblik der Entzündung. Gegen 4 Uhr bemerkte man einen Rauch, welcher sich aus der Mitte des Fasses, besonders aber aus der vom Thermometer, welches man Mittags herausgenommen hatte, freigelassenen Eintiefung erhob. Er nahm an Intensität bis zum Augenblike der Entzündung zu, die sich in der Eintiefung, |124| 5 Centimeter unter der Oberfläche der Kohle zeigte; von da pflanzte sich die Entzündung mit Lebhaftigkeit bis zu einer Tiefe von 10 Centimeter fort, wo die Temperatur 43 Grad war. Als man das Faß neigte, fiel eine Kohlenschichte von 15 bis 20 Centimeter Dike heraus, aus welcher sich lange Feuerstrahlen ausschleuderten und die übrige Kohle zeigte kein Glühen mehr. Nachdem man sie umgerührt hatte, konnte man darin die Hand halten; um sechs Uhr aber war die Temperatur schon sehr hoch und des anderen Tages um acht Uhr Morgens fand man die Kohle entzündet, obgleich die Nacht sehr kalt gewesen war.

Die in Kesseln bereitete Kohle entzündete sich nicht.

Während des Reibens der Kohle veränderte sich die Luft in den Tonnen nicht; sie schlug das Kalkwasser nicht nieder und enthielt folglich keine Kohlensäure. 100 Theile Luft, in welchen man drei Tage lang eine Phosphorstange gelassen hatte, ließen im Mittel 81,3 Theile zurük, ein Resultat, das wenig von demjenigen verschieden ist, welches man mit atmosphärischer Luft erhält.

Von jeder der gepulverten Kohlen wurden 25 Grammen aus dem Fasse genommen und in einer Schale unter eine mit atmosphärischer Luft gefüllte und mit Wasser abgesperrte Gloke gebracht. Im Verlauf dreier Tage hatte die destillirte Kohle das Volum der Luft um 146 Kubikcentimeter vermindert und um 1,5 Grammen an Gewicht zugenommen; die in Kesseln bereitete Kohle hatte 125 Kubikcentimeter Luft verschlukt und um 1,3 Grammen zugenommen. Die Temperatur der Luft betrug am Ende des Versuchs 7 Grad.

Nachdem man sich hiedurch überzeugt hatte, daß die Verkohlungsart einen großen Einfluß auf die Selbstentzündung der Kohle hat, stellte man Versuche mit schwarzer destillirter Kohle und mit rother destillirter Kohle an, indem man bei der Zubereitung dieselben Umstände wie in den vorhergehenden Versuchen beibehielt. Die beiden Fässer, welche die Kohle enthielten, blieben offen; die Entzündung zeigte sich in jedem derselben fast zu gleicher Zeit, beiläufig sechs und zwanzig Stunden nach dem Zerreiben (vor der Entzündung zeigte das Thermometer 120°). Das Feuer erschien zuerst, wie im vorhergehenden Versuche, in dem durch das Thermometer gemachten Loch.

Bei einem neuen Versuche mit ähnlichen und vollkommen zubereiteten Kohlen erfolgte keine Entzündung; die Temperatur der Kohlen stieg nicht über 50 Grad, es waren aber vier und zwanzig Stunden mehr zwischen der Bereitung und dem Zerreiben der Hälfte der Kohlen vergangen: auch absorbirten sie unter den mit Luft gefüllten Gloken viel weniger Luft als gewöhnlich.

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Die Masse der Kohlen hat auch einen sehr großen Einfluß auf ihre Entzündung. Die in Kesseln bereitete Kohle, welche sich unter einem Gewicht von 42 Kil. nur bis auf 47 Grade erhizt hatte, entzündete sich in doppelter Masse zwei und zwanzig Stunden nach dem Pulvern. Anderthalb Stunden vor der Entzündung war das Thermometer bis auf 170 Grad gestiegen; als man die Temperatur der Kohle durch ein Seitenloch, 15 Centimeter über dem Boden des Fasses bestimmte, ergab sie sich zu 37 Grad, war also ziemlich dieselbe wie beim Hierausnehmen aus den Zerreibungstonnen; die Temperatur, welche man durch ein Loch in der Hälfte der Höhe der Tonne beobachtete, war 55 Grad. Die Gewichtszunahme der 84 Kil. Kohle von dem Augenblike wo sie in das Faß gebracht wurden, bis zur Entzündung, betrug nur 280 Grammen; es ist aber zu bemerken, daß nur eine geringe Menge Kohle in der Mitte der oberen Schichte der Entzündung theilte. Als eine Schale mit Kalkwasser nahe an die Wände des Fasses auf die Kohle gestellt wurde, zeigte sie vor der Entzündung keine Bildung von Kohlensäure an.

Da die Absorption von Luft durch die Kohle die wahre Ursache des Erhizens der Kohle und in Folge davon ihrer Selbstentzündung zu seyn scheint, so wollte man diese Thatsache außer Zweifel sezen. Zu diesem Ende nahm man zwei gleiche Quantitäten stark destillirter Kohle, jede von 45 Kil., die eine wurde in ein Faß ohne Dekel gebracht, und die andere in ein Faß, das mit zwei Doppeltüchern verschlossen war, welche mit einem hölzernen mit Gewicht belasteten Dekel eingedrükt wurden. Die offene Kohle entzündete sich in achtzehn Stunden, während die Temperatur der anderen nicht um mehr als 8 Grad diejenige übertraf, welche sie in dem Augenblik hatte, wo man sie in das Faß brachte; 25 Grammen Kohle, welche aus den Zerreibungstonnen am Ende einer Operation genommen wurden, absorbirten 129 Kubikcentimeter Luft in neun Tagen und nahmen um 1,50 Grammen zu. 7/8 dieser Gewichtszunahme rühren von Wasser her; denn 129 Centimeter Luft wiegen nur ungefähr 2 Decigrammen. Die Luft, welche in der Gloke, unter welche man die Kohle gestellt hatte, zurükgeblieben war, hatte keine Veränderung erlitten.

Da man schon bemerkt hatte, daß die Kohle sich nicht entzündet, wenn man zu viel Zeit zwischen der Verkohlung und dem Pulvern verstreichen läßt, so bereitete man 91 Kil. stark destillirte Kohle, ließ sie, ehe man sie zerrieb, fünf bis sechs Tage lang in Fässern liegen und theilte sie sogleich nach dem Zerreiben in drei Theile von 45,31 und 15 Kilogr. ab, welche man in angemessene Fässer brachte. Keine dieser Kohlen entzündete sich; die Temperatur der größten Masse stieg bloß auf 55 Grad und die der beiden übrigen nur auf ungefähr |126| 40 (die anfängliche Temperatur der Kohle war 33 Grad). Eine Masse von 30 Kil. destillirter Kohle, welche ungefähr 24 Stunden nach der Verkohlung zerrieben wurde, entzündete sich nach zwölf Stunden in einem großen Fasse, in welches man sie gebracht hatte, weil man bei einer so geringen Menge keine Entzündung befürchten zu dürfen glaubte.

Nach diesen Resultaten schien es interessant sich noch mehr zu versichern, daß Kohlen sich um so schneller entzünden, je frischer sie sind und zu sehen, welches die geringste Quantität Kohle ist, die erfordert wird um die Entzündung zu veranlassen.

90 Kil. Kohle, welche vier und zwanzig bis dreißig Stunden nach der Destillation zerrieben wurden, theilte man in drei Massen von 45, 30 und 15 Kilogrammen ab. Die Entzündung zeigte sich bei der ersteren neun Stunden und bei der zweiten zehn und eine halbe Stunde nach dem Zerreiben; die dritte entzündete sich nicht; ihre Temperatur stieg bloß auf 52 Grad. Es ist folglich eine Masse von mehr als 15 Kil. Kohle nöthig, damit sie sich von selbst entzünde.

Bei einem anderen Versuche, wobei 60 Kil. destillirte Kohle fünfzehn Stunden nach der Destillation in ein Faß gebracht wurden, fand die Entzündung nach zehn Stunden Statt. In einer Tiefe von 15 bis 16 Centimeter unter der Oberfläche der Kohle zeigte sich die Temperatur am höchsten.

Die nicht gepulverte Kohle nimmt noch lange Zeit nach ihrer Bereitung an der Luft an Gewicht zu. Ein Kilogr. destillirte Kohle, welches vier und zwanzig Stunden nach seiner Bereitung in ein Scheffel gebracht wurde, nahm in acht Tagen um 67 Grammen zu, eine in Kesseln bereitete Kohle aber nur um 45 Grammen. Als diese Kohlen von eilf bis vier Uhr, gegen den Wind geschüzt, der Sonne ausgesezt wurden, nahmen sie an Gewicht ab: erstere um 33 Grammen, leztere um 25. Fünf oder sechs Tage nach der Verkohlung zerrieben, entzündeten sie sich nicht, selbst nicht in großer Masse: es ist zu bemerken, daß wenn die Kohlen vor dem Pulvern so viel absorbirt haben als sie können, lezteres sie in Stand sezt noch mehr als ihr gleiches Volum atmosphärische Luft zu absorbiren.

Schwefel, der Kohle zugesezt, vermindert sehr ihre absorbirende Kraft. Destillirte Kohle, welche zehn Stunden nach ihrer Bereitung mit Schwefelpulver im Verhältniß von 12,5 Kil. auf 10 Kil. zerrieben wurde, entzündete sich nicht, obgleich sie eine Masse von 66 Kil. bildete. Die Temperatur des Gemenges erhöhte sich nur um 34 Grad über die der Werkstätte und die Gewichtszunahme betrug nur 200 Grammen. Die Masse ist nicht so flüssig wie die Kohle allein und nimmt bei gleichem Gewichte ein größeres Volum ein.

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Salpeter, mit Kohle gemengt, hat dieselbe Wirkung wie Schwefel. Ein mit 78 Kil. Salpeter und 25 Kil. frisch destillirter Kohle gefülltes Faß, weit entfernt sich von selbst zu entzünden, erhizte sich nur um 23° über die Temperatur der Werkstätte. Wenn man daher in den Pulverfabriken Kohle mit Schwefel und besonders mit Salpeter zerreibt, so hat man keine Selbstentzündung zu befürchten.

Bei obigen Versuchen wurde immer der Barometer-, Hygrometer- und Thermometerstand berüksichtigt, aber man glaubte in diesem Auszuge die gemachten Beobachtungen übergehen zu können, weil die meteorologischen Veränderungen keinen merkliches Einfluß auf die Selbstentzündung der Kohle zu haben schienen.

Resultate.

Wenn man Kohle in Tonnen mit Kugeln aus Bronze zerreibt, so wird sie außerordentlich fein zertheilt; sie gleicht sodann einer schmierigen Flüssigkeit, und nimmt einen drei Mal kleineren Raum ein als in Stangen von 15 bis 16 Centimeter Länge.

In diesem Zustande von Zertheilung absorbirt sie die Luft viel schneller als in Stangen; die Absorption ist jedoch noch sehr langsam und erfordert mehrere Tage zu ihrer Beendigung; sie ist mit Wärmeentwikelung begleitet, die man für die wahre Ursache der Selbstentzündung der Kohle anzusehen hat, und welche auf 170 bis 180 Grad steigt.

Die Entzündung fängt gegen den Mittelpunkt der Masse an, 12 oder 15 Centimeter unter der Oberfläche; die Temperatur ist immer hoher an diesem Orte als an irgend einem anderen.

Es muß folglich gegen die Seiten der Masse ein niedersteigender Luftstrom Statt finden, welcher sich gegen den Mittelpunkt einbiegt und vertical wird, ohne gegen die unteren Theile der Masse, wo die Temperatur sich sehr wenig erhöht, durchzudringen. Aus dieser Ursache stellt sich die Erscheinung nur bei einem Theile der Kohle ein; der Rest dient als isolirender Körper und erhält die Wärme im Mittelpunkt.

Die Veränderungen des Barometers, Thermometers und Hygrometers schienen keinen merklichen Einfluß auf die Selbstentzündung der Kohle zu haben: wenn sie wirklich einen hätten, so wären die Versuche nicht genug vervielfältigt worden, um ihn gewahr zu werden.

Die schwarze, stark destillirte Kohle erhizt und entzündet sich leichter als die rothe oder wenig destillirte und die in Kesseln bereitete Kohle.

Die schwarze destillirte Kohle, welche unter diesen dreien am entzündbarsten ist, muß wenigstens in einer Masse von 30 Kil. seyn, wenn die Entzündung von selbst Statt finden soll; bei weniger entzündlichen |128| Kohlen findet die Entzündung nur mit beträchtlicheren Massen Statt.

Im Allgemeinen ist die Entzündung um so sicherer und schneller, je weniger Zeit zwischen der Verkohlung und der Zerreibung vergeht.

Zur Selbstentzündung der Kohle ist nicht nur Luft unumgänglich nöthig, sondern sie muß auch freien Zutritt zu ihrer Oberfläche haben.

Die Gewichtszunahme der Kohle bis zum Augenblike ihrer Entzündung rührt nicht bloß von der Aufnahme von Luft, sondern zum Theil auch von der Absorption von Wasser her.

Während des Zerreibens erleidet die Luft keine Veränderung von Seiten der Kohle und es findet, auch deren keine bis zum Augenblike der Entzündung Statt.

Schwefel und Salpeter benehmen der Kohle, wenn man sie ihr zusezt, die Eigenschaft sich von selbst zu entzünden; indessen findet noch Absorption von Luft und Erhizung Statt, und man muß, wenn man vorsichtig seyn will, diese Gemenge nicht in zu großen Massen nach der Zerreibung beisammen lassen, damit sich die Temperatur nicht zu sehr erhöht.

(Mémorial de l'artillerie, N. 3. S. 581.)

Auszug aus einem Bericht, welcher der Administration des poudres et salpêtres von Hrn. Perruchet, Commissär der Pulverfabrik zu Metz, und dem Capitän Colomb, Inspector derselben Pulverfabrik, erstattet wurde. A. d. O.

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