Titel: Le Play, über die Theorie des Hohofenprocesses und die Wirkung der Rohle.
Autor: Play, F. Le
Fundstelle: 1837, Band 63, Nr. LIX. (S. 282–285)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj063/ar063059

LIX. Ueber die Theorie des Hohofenprocesses und die Wirkung der Kohle, wenn sie entweder zum Reduciren der Metalle oder zum Vereinigen derselben mit Kohlenstoff benuzt wird; von F. Le Play.

Aus den Annales de Chimie et de Physique. Julius 1836 S. 291.

Der Kohlenstoff besizt allein unter den einfachen Körpern die Eigenschaft, auf andere ebenfalls feuerfeste Körper bei nur sehr unvollständiger Berührung mit denselben lebhaft einzuwirken; dieß zeigt sich besonders bei der Cementation der Oxyde und Metalle, welche nur auf ihrer äußeren Oberfläche mit Kohle in Berührung sind und wobei selbst die größten und dichtesten Stüke derselben bis in den Mittelpunkt der Masse zuerst reducirt und dann mit Kohlenstoff vereinigt werden. Diese Erscheinung, welche unter denselben Umständen außer dem Kohlenstoff kein anderer Körper zeigt, blieb bis jezt ganz unerklärt, und man darf sich daher auch nicht wundern, daß wir keine genügende Theorie der meisten metallurgischen Operationen besizen, wobei man die Kohle als Reductions- und Carbonisationsmittel anwendet.

Als ich im Jahre 1829 die Zinkbergwerke im nördlichen Deutschland besuchte, wo man dieses Metall durch Erhizen eines Gemenges von Zinkoxyd und Kohle gewinnt, bemerkte ich mit Verwunderung, daß man das mehr oder weniger innige Vermengen dieser beiden Körper als einen für das Gelingen der Operation sehr unwesentlichen Umstand betrachtet. Entscheidende Versuche, welche in diesen Hütten in meiner Gegenwart angestellt wurden, ließen mich an dieser Thatsache nicht mehr zweifeln, wodurch ich veranlaßt wurde, die Theorie der Reduction des Zinkoxyds unter einem ganz neuen Gesichtspunkte zu betrachten. Ich sezte meine Ansichten hierüber in |283| einer Abhandlung auseinander, die ich im Februar 1830 der Ecole des mines übergab.

Da das Kohlenoxydgas, wenn es in geschlossenen Gefäßen auf Zinkoxyd wirkt, in kohlensaures Gas verwandelt und durch die Berührung der Kohlensäure mit überschüssiger Kohle immer wieder erzeugt wird, so begreift man, daß die Atmosphäre von Kohlenoxyd, welche alle in der Retorte enthaltenen Substanzen einhüllt, das Lösungsmittel ist, wodurch der Sauerstoff des Zinkoxyds auf die Kohle übertragen wird. Wenn diese Theorie richtig ist, so folgt daraus, daß zwei getrennte Massen von Zinkoxyd und Kohle, welche sich in einem geschlossenen Gefäße befinden, durch das aber die Gasarten austreten können, so aufeinander wirken müssen, daß sich diese beiden Massen gänzlich verflüchtigen, vorausgesezt, daß sie in äquivalentem Verhältnisse sind und das anfänglich mit kohlensaurem oder Kohlenoxydgas angefüllte Gefäß der zur Reaction der Kohlensäure auf die Kohle erforderlichen Temperatur ausgesezt wird. Eine Verlezung, die ich mir zugezogen hatte und später meine vielen Amtsgeschäfte verhinderten mich über diesen Gegenstand die erforderlichen Versuche anzustellen; indessen liefern die Operationen, welche täglich auf den Hütten vorkommen, hinreichende Belege zur Unterstüzung meiner Ansicht. Auf mehreren Reisen, welche dem Studium der Eisenhüttenkunde gewidmet waren, habe ich mich überzeugt: „Daß in allen Oefen mit comprimirtem Luftstrom, worin man die Oxyde des Eisens, Bleies, Kupfers und Zinns reducirt, keine bemerkenswerthe Berührung zwischen den Erzen und der Kohle Statt findet; daß die Operation nicht gelingt, wenn beide möglichst gut gemengt sind und im Gegentheil der Gang der Oefen um so vollkommener ist, je unbedeutender diese Berührung ist; daß die Erze, so lange sie in den Oefen verweilen, eigentlich mit keinem anderen wirksamen Körper als Kohlenoxydgas in Berührung kommen, woraus ich schloß, daß nur dieses in solchen Oefen die Erscheinungen der Reduction und Carbonisation hervorbringt, welche man bisher dem Kohlenstoff zugeschrieben hatte.“

Es ist daher keinem Zweifel mehr unterworfen,

1) daß die Behandlung der Oxyde mit Kohle in einem geschlossenen Gehäuse, sey es nun durch Cementation oder auf dem Wege der Vermengung, in allen Fällen bloß ein einfaches und ökonomisches Mittel ist, sie der Einwirkung des Kohlenoxydgases auszusezen;

2) daß die Kohle schneller auf dem Wege der Vermengung als durch Cementation wirkt, nicht weil sie alsdann in innigere Berührung mit dem zu reducirenden Oxyd kommt, sondern vielmehr mit er durch die Reduction erzeugten Kohlensäure, welche leztere in diesem Falle eher wieder in Kohlenoxyd verwandelt wird;

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3) daß die Oefen mit comprimirtem Luftstrome sich auf dasselbe Princip gründen; daß sie sich von den geschlossenen Cementirapparaten bloß dadurch unterscheiden, daß die zur Reaction des Kohlenoxyds erforderliche Hize, anstatt von Außen einzuwirken, in demselben Gehäuse erzeugt wird, worin dieses Gas entsteht und reagirt;

4) daß in allen Oefen ohne Ausnahme das Kohlenoxydgas durch die Einwirkung der atmosphärischen Luft auf die Kohle entsteht: bei den Gebläseöfen wird die Luft auf die Kohle getrieben und erzeugt einen Strom von Kohlenoxydgas, der sich beständig erneuert; in den Cementirapparaten befindet sich die Luft zwischen den festen Körpern und dieselben Molecule von Kohlenoxyd können während der ganzen Dauer der Operation reagiren.

Zwischen der Cementation der Oxyde und derjenigen der Metalle findet der wesentliche Unterschied Statt, daß im ersteren Falle, selbst abgesehen von der Wechselwirkung der festen Körper, in dem kohligen Cementpulver nur ein einziges Molecul Sauerstoff eingeschlossen zu seyn braucht, damit die Reaction anfängt und eine immer zunehmende Atmosphäre von Kohlenoxydgas entwikelt; im lezteren Falle hingegen bleibt die Kohlenoxyd-Atmosphäre sich immer gleich und hängt bloß von der Menge der im Cementirpulver enthaltenen atmosphärischen Luft ab. Dadurch erklärt es sich, warum man metallisches Eisen nicht in Kästen cementiren kann, wenn das Cementirpulver zu fein ist; eine Thatsache, wovon man bisher keinen Grund angeben konnte.30)

Der von mir aufgestellte, an Folgerungen so fruchtbare Grundsaz läßt sich in seiner größten Ausdehnung folgender Maßen ausdrüken:- das Kohlenoxyd reducirt alle Verbindungen und carbonisirt alle Metalle, welche durch Cementation reducirt und carbonisirt werden können.

Die Anwendungen, welche sich von dieser Theorie auf die Vervollkommnung |285| der Hohöfen machen lassen, beruhen darauf, daß diese Apparate nichts als große Maschinen sind, durch welche man Hize und Kohlenoxydgas auf das Erz einwirken lassen kann; daß diese Maschinen also um so vollkommener seyn, d. h. bei gleichem Aufwand an Brennmaterial oder an atmosphärischer Luft einen um so größeren Nuzeffect geben werden, je vollständiger sie die Einwirkung dieser beiden Agentien an das Erz übertragen.

In wissenschaftlicher Hinsicht glaube ich bewiesen zu haben, daß das Verhalten des Kohlenstoffs keine Anomalie darbietet; denn daß er in der organischen Natur und besonders bei den oben bezeichneten Erscheinungen eine eben so wichtige Rolle spielt als wirklich gasförmige Körper, verdankt er seiner Eigenschaft, mit dem Sauerstoff zwei flüchtige Verbindungen, das Kohlenoxyd und die Kohlensäure zu bilden, die ihm bei den meisten großen Erscheinungen in der Natur und Kunst, wo er intervenirt, als Lösungsmittel dienen.

Einige entscheidende Versuche, welche ich mit Hrn. Laurent über mehrere Folgerungen, die sich aus meiner Theorie ergeben, bereits angestellt habe und noch fortseze, werde ich später in einer besonderen Abhandlung bekannt machen.31)

) |284|

Man begreift nun auch, warum ein Eisenhohofen nicht in Gang bleiben kann, wenn man das Erz und Brennmaterial mit einander vermengt und warum von diesen beiden Substanzen im Gegentheil jede besonders in einer diken und horizontalen Schichte eingetragen werden muß; da sich nämlich jedes Gasmolecul senkrecht nach Oben bewegt, so kann es dann auch in jedem Augenblik das Maximum von Nuzeffect hervorbringen, welcher bei ihm darin besteht, daß es im Zustande von Kohlenoxyd auf das Erz und im Zustande von Kohlensäure auf die Kohle wirkt. Bei der zufälligen Anordnung, welche die Vermengung hervorbringt, würde nicht dasselbe Statt finden, und es wäre dabei sogar eine Anordnung nicht unmöglich, wobei zwei Molecule von Kohlensäure und Kohlenoxyd den Ofen nuzlos durchstreichen könnten, nämlich so daß erstere bloß Erz und lezteres bloß Kohle antreffen würde.

Die eigenthümliche Anordnung des Erzes und der Kohle in den Oefen, worin man Blei-, Kupfer- und Zinnerze behandelt, läßt sich durch meine Theorie ebenfalls ganz gut erklären.

A. d. O.

) |285|

Berthier, welcher ohne Zweifel mit den Ansichten des Verfassers bekannt war, hat in einer seiner neuesten Abhandlungen in Bezug auf den Hohofenproceß dieselbe Theorie entwikelt; man vergleiche Polytechn. Journal Bd. LIX. G. 36. Arago vermuthet, daß das Kohlenwasserstoffgas, welches sich aus wasserstoffhaltiger Kohle entwikelt, beim Cementiren des Eisens in Kästen eine größere Rolle spielt als das Kohlenoxydgas (Polyt. Journal Bd. LX. S. 75).

A. d. R.

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