Titel: Bunsen und Playfair, über den Proceß der englischen Roheisenbereitung.
Autor: Bunsen, Robert Wilhelm
Playfair, L.
Fundstelle: 1848, Band 107, Nr. LXXXIX. (S. 364–375)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj107/ar107089

LXXXIX. Untersuchungen über den Proceß der englischen Roheisenbereitung; von R. Bunsen und L. Playfair.

Im Auszug aus dem Report of the British Association for the Advancement of science for 1845.

(Fortsetzung von S. 284 des vorigen Hefts.)

Mit Abbildungen auf Tab. V.

II. Theorie der mit Steinkohlen und erhitzter Luft betriebenen Hohöfen.

Die bisherigen Untersuchungen der Verf. ergaben nur die durchschnittliche Zusammensetzung der Gichtgase; dabei wurde an einigen Beispielen der Einfluß erläutert, welchen die Ofenmaterialien auf die mittlere Zusammensetzung der Gase ausüben, die als Endproducte aller in den einzelnen Theilen des Ofenschachtes stattfindenden Processe an der Gicht abziehen. Die Verf. gehen nun zu dem wichtigsten Theil ihrer Untersuchung über, nämlich zu den Veränderungen, welche die aufsteigende Luftsäule auf ihrem Wege von der Form bis an die Mündung des Ofens erleidet.

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Um dieselben zu verfolgen, haben sie eine Reihe Gasproben in verschiedenen Tiefen des Ofens aufgesammelt. Der Apparat zum Schöpfen der Gase besteht im Wesentlichen aus einem gegen 26 Fuß langen Röhrensystem von weichem gezogenem Eisen, das man in aufrechter Stellung mit den Materialien im Ofen niedergehen läßt. Dasselbe hatte bei ihren Versuchen 1 Zoll inneren Durchmesser und war aus einzelnen, 5 Fuß langen Stücken zusammengeschraubt, deren luftdichte Verbindung durch einen geeigneten Kitt bewerkstelligt wurde. Um die Tiefe der Einsenkung jederzeit bestimmen zu können, war das Rohr, welches anfangs ungefähr 3 Fuß in der Stunde, später aber langsamer niederging, mit einer Eintheilung versehen. An dem oberen, aus dem Ofen hervorragenden Theile dieser Röhre befand sich ein Bleirohr, vermittelst dessen die Gase an einen zum Experimentiren geeigneten Ort geleitet wurden. Das ganze Röhrensystem wurde durch eine über einen Flaschenzug geführte Kette balancirt, die von einem an dem Ofen senkrecht aufgerichteten hölzernen Balken herabhing. Die bedeutende Hitze der aus dem Ofen hervordringenden Gichtflamme machte es nothwendig, diesen Balken von Zeit zu Zeit mit Wasser zu benetzen, was durch eine in einiger Entfernung aufgestellte große Feuerspritze geschah.

Zum Aufsammeln der Gase dienten 4 Zoll lange und 3/4 Zoll weite, auf beiden Seiten zu engen Röhren ausgezogene Glasröhren, die unter sich und mit dem Bleirohr durch Kautschukverbindungen vereinigt waren. Der oft mehrere Zoll Wasserhöhe betragende Druck, unter welchem die dieses Röhrensystem durchströmenden Gase sich befanden, machte es unmöglich, die Glasröhren, während sie mit dem Bleirohr frei communicirten, vermittelst des Löthrohrs abzuschmelzen. Sie haben daher dieselben vor Beendigung des Versuches jedesmal etwas erhitzt, die Kautschukverbindungen durch umgelegte Schlingen luftdicht verschlossen und das Ausziehen vor dem Löthrohre nicht eher bewerkstelligt, bis der Druck im Innern der Röhren sich durch Abkühlung so weit verringert hatte, daß kein Ausblasen bei dem Abziehen weiter zu befürchten war.

Der Ofen, an welchem sie ihre Versuche angestellt haben, ist Fig. 17 im Durchschnitt dargestellt. Er besitzt die gewöhnliche Größe und Gestalt der in England üblichen Oefen und wird mit erhitzter Luft von durchschnittlich 330° C. gespeist. Diese Luft strömt unter einem Quecksilberdrucke von 6,75 Zoll aus einer 2,75 engl. Zoll im Durchmesser haltenden Düse. Das Eisenerz, welches in diesem Ofen verschmolzen wird, ist ein thoniger Sphärosiderit, der durch einen vorhergehenden Röstproceß in ein von Feuchtigkeit, Kohlensäure und Eisenoxydul befreites Gemenge von Thon und Eisenoxyd umgewandelt wird. Der |366| Ofen erhält bei regelmäßigem Gange in 24 Stunden 80 Gichten, deren jede aus 420 Pfd. calcinirtem Eisenstein, 390 Pfd. Steinkohlen und 170 Pfd. Kalkstein, wie wir bereits angeführt haben, besteht und 140 Pfd. Roheisen liefert. Von diesen Materialien wird nur der Kalkstein in faustgroße Stücke zerschlagen, Kohlen und Eisenstein dagegen in Massen auf den Ofen gegeben, die nicht selten mehr als 20 Pfd. wiegen. Eisenerz und Kalkstein werden ohne vorherige Mengung nach einander in den Ofen gestürzt.

Die Verf. haben sich bei ihren Untersuchungen nur auf die Gase beschränken können, welche oberhalb und unterhalb der Ofenregion auftreten, die den Namen der Rast führt. Die Temperatur in den übrigen Ofentheilen ist nämlich so hoch, daß das eingesenkte Eisenrohr sich daselbst durch Erweichung verstopft oder selbst abschmilzt. Die Gase unterhalb der Rast besitzen zwar eine noch höhere Temperatur, allein sie lassen sich zur Untersuchung auffangen, wenn man die vordere, über dem Herd befindliche dünne Wandung des Ofens durchbohrt und vermittelst eines eingeführten eisernen Rohrs die Gase ableitet.

Aus der nachstehenden übersichtlichen Zusammenstellung sämmtlicher Analysen sind die Veränderungen ersichtlich, welche die aufsteigende Gassäule in den verschiedenen Tiefen des Ofens erleidet.

I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX.
Höhe der Gicht 5 8 11 14 17 20 23 24 34
Stickstoff 55,35 54,77 52,57 50,95 55,49 60,46 58,28 56,75 58,05
Kohlensäure 7,77 9,42 9,41 9,10 12,43 10,83 8,19 10,08 0,00
Kohlenoxyd 25,97 20,24 23,16 19,32 18,77 19,48 26,97 25,19 37,43
Grubengas 3,75 8,23 4,58 6,64 4,31 4,40 1,64 2,33 0,00
Wasserstoff 6,73 6,49 9,33 12,42 7,62 4,83 4,92 5,65 3,18
ölbild. Gas 0,43 0,85 0,95 1,57 1,38 0,00 0,00 0,00 0,00
Cyan 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Spur Spur 1,34
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00.

I. Versuch. Die Einsenkung des Rohrs betrug, wie angegeben, 5 Fuß; die Gase zeigten einen eigenthümlichen, von dem der Steinkohlengase abweichenden Geruch, brannten mit gelbrother, leuchtender Flamme und waren nicht mit braunen Theerdämpfen beladen. Zahl der Gichten : 6.

II. Versuch. Einsenkung des Rohrs 8 Fuß. Das Gebläse war vor dem Versuch eine Stunde lang abgestellt; die Gase wurden aber erst aufgefangen, nachdem der Ofen wieder einige Zeit in ruhigem Gange gewesen war. Die Flamme und der Geruch des Gases waren genau wie beim ersten Versuch. Zahl der Gichten : 14.

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III. Versuch. Einsenkung des Rohrs 11 Fuß. Entwicklung von Theerdämpfen; Geruch nach Steinkohlengas; Flamme hellgelb und stark leuchtend. Zahl der Gichten : 23.

IV. Versuch. Einsenkung des Rohrs in den Ofen 14 Fuß. Zahl der aufgegebenen Gichten: 26. Geruch des Gases: theerartig ammoniakalisch; Theerdämpfe; Flamme: gelblich, nur noch schwach leuchtend.

V. Versuch. Tiefe der Einsenkung des Rohrs im Ofen 17 Fuß; 32 Gichten; der Gasstrom, welcher einige Zeit zuvor unterbrochen war, zeigte einen eigenthümlichen Theergeruch. Keine Theerdämpfe; Flamme: gelblich, wenig leuchtend.

VI. Versuch. Einsenkung des Rohrs 20 Fuß. Gase ohne Theerdämpfe, stechend ammoniakalisch riechend, Flamme rein blau, nicht leuchtend. Zahl der Gichten : 38.

VII. Versuch. Einsenkung des Rohrs 23 Fuß. Gas ohne Theerdampf; schwach, aber deutlich nach Cyan riechend und mit nicht leuchtender blaßblauer Flamme verbrennend. 42 Gichten.

VIII. Versuch. Einsenkung des Rohrs 24 Fuß. Anzahl der Gichten und Verhalten der Gase wie im letzten Versuch.

IX. Versuch. Das Gas, welches in unmittelbarer Nähe über der Form erzeugt wird, zeigt eine so merkwürdige Zusammensetzung, daß die Verf. ihm eine ganz besondere Aufmerksamkeit widmen zu müssen glaubten. Zwei bis dritthalb Fuß über dem Punkte gesammelt, wo die Gebläseluft in den Ofen tritt, enthält es schon keine Spur von freiem Sauerstoff mehr. Eben so wenig läßt sich darin die geringste Spur von Kohlensäure entdecken. Oelbildendes Gas und Grubengas können natürlich ebenfalls unter den Bestandtheilen desselben nicht auftreten, da es aus Kohlen erzeugt wird, die während einer langen Zeitdauer der höchsten Weißglühhitze ausgesetzt waren. Dagegen enthalten diese Gase Cyan, dessen Auftreten an diesem Punkte des Ofens das höchste Interesse darbietet; dasselbe gibt sich durch seinen unverkennbaren stechenden Geruch auf das Deutlichste zu erkennen. Das von den mechanisch mitgerissenen festen Theilen völlig befreite Gas theilt diesen Geruch selbst dem Wasser beim Schütteln mit. Es verbrennt, mit Sauerstoff gemengt, mit leuchtender violettgelblicher Flamme, während die über der Rast aufgefangenen, aus Stickstoff, Kohlensäure, Kohlenoxyd, Grubengas und Wasserstoff bestehenden Gasgemenge mit rein blauer, im hellen Tageslicht kaum sichtbarer Flamme verbrennen.

Ein Blick auf die Tabelle zeigt, daß das Grubengas noch als ein wesentlicher Bestandtheil selbst derjenigen Gasgemenge betrachtet werden muß, welche in einer Tiefe von 24 Fuß im Ofen auftreten. Da |368| dieser Kohlenwasserstoff, wie einer der Verf. an einem anderen Orte durch Versuche erwiesen hat, weder durch directe Verbindung des Wasserstoffs mit Kohle, noch durch Zersetzung des Wassers auf Kosten der Kohle erzeugt werden kann, sondern vielmehr allein als ein Destillationsproduct der Kohlen betrachtet werden muß, so ergibt sich die für die Theorie des englischen Eisenhohofenprocesses nicht uninteressante Thatsache:

daß die Region des Ofens, in welcher die Verkohkung der Steinkohlen erfolgt, bis über eine Tiefe von 24 Fuß hinabreicht.

Wenn man erwägt, in welchem unvollkommenen Zustande der Zerkleinerung die oft 1/4 Cntr. schweren Steinkohlen in den Ofen gelangen, so kann es übrigens kaum befremden, daß der Raum, in welchem ihre Umwandlung in Kohks erfolgt, über die Hälfte der ganzen Tiefe des Eisenhohofens einnimmt.

Die Gasanalysen zeigen ferner, daß der Stickstoffgehalt derselben bei einer Tiefe von 14 Fuß ein Minimum, ölbildendes Gas, Grubengas und Wasserstoff dagegen ein Maximum erreichen. Da diese letzteren Gase nur aus den Steinkohlen unter dem Einflusse einer erhöhten Temperatur entstehen, so ergibt sich daraus die Thatsache:

daß der Destillationsproceß der Steinkohlen in einer Tiefe von 14 Fuß sein Maximum erreicht.

Es wurde bei den einzelnen Versuchen bemerkt, daß die Gase bis zu einer Tiefe von 14 Fuß frei von Theerdämpfen auftreten, von diesem Punkte an aber bis zu einer Tiefe von 17 Fuß reichlich damit beladen sind. Das Verschwinden dieser Dämpfe in den oberen Tiefen des Ofens beweist daher, daß dieselben bei ihrem Durchgange durch die glühende Kohlenschicht auf Kosten der dort herrschenden höheren Temperatur und des daselbst auftretenden Wasserdampfes eine Zersetzung erleiden, aus welcher sich das unregelmäßige Verhältniß erklärt, das in diesen oberen Ofenregionen zwischen der Kohlensäure und dem Kohlenoxydgase herrscht.

Vergleicht man endlich die verschiedenen Mengen des Kohlenoxyds und der Kohlensäure in den verschiedenen Tiefen des untersuchten Ofenraums mit einander, so zeigt sich in dem Verhältniß dieser Gase keine Spur einer gegenseitigen Abhängigkeit, wie sie bei den kleineren, mit Holzkohlen betriebenen deutschen Hohöfen beobachtet wird. Um diese Erscheinung zu begreifen, darf man nur die Verhältnisse etwas näher ins Auge fassen, welchen die Möllerung in dem Ofenschacht ausgesetzt ist. Wir haben soeben gesehen, daß die Steinkohlen den 24 Fuß langen Weg von der Ofenmündung bis an die Rast zurücklegen müssen, um |369| ihre flüchtigen kohlenstoffhaltigen Producte und sowohl das hygroskopisch darin enthaltene, als auch das bei der Destillation daraus gebildete Wasser abzugeben. Wenn wir nun auch annehmen, daß die in diesem Theile des Ofens herrschende Temperatur durch den ununterbrochen vor sich gehenden Gasificationsproceß nicht so tief erniedrigt ist, daß die Reduction des Eisenerzes dadurch verhindert wird, so würde dessenungeachtet diese Reduction der Erze, durch welche das Kohlenoxyd in Kohlensäure verwandelt und das gegenseitige Abhängigkeitsverhältniß dieser Gase herbeigeführt wird, keineswegs in dieser oberen Hälfte des Ofens ihren regelmäßigen Fortgang nehmen können. Die Erze befinden sich nämlich bei ihrem Durchgange durch den Ofenschacht zugleich unter dem reducirenden Einflusse der Ofengase und der oxydirenden Einwirkung des fortwährend aus den inneren, noch nicht verkohlten Theilen der großen Steinkohlenstücke hervordringenden Wasserdampfes. Sie sind daher fortwährend localen Oxydations- und Reductionsprocessen unterworfen, die das Verhältniß zwischen Kohlensäure, Kohlenoxyd und Wasserstoff von localen Einflüssen abhängig machen.

Berücksichtigt man nun, von dieser Thatsache ausgehend, daß Kohlenoxydgas und Kohlensäure an der Mündung des Ofenschachts, sowie an der unteren Gränze desselben, in fast gleicher Menge und in annähernd gleichen Verhältnissen auftreten, so wird man noch mehr zu der Ansicht veranlaßt, daß der Herd der Reductionsprocesse in noch tieferen Regionen des Ofens zu suchen ist. Jeder Zweifel an der Richtigkeit dieser Ansicht muß aber verschwinden, sobald man auf das Verhältniß zurückgeht, in welchem der Sauerstoff- und Stickstoffgehalt der sämmtlichen untersuchten Gasgemenge zu einander stehen. Wäre nämlich die Reduction des Erzes und die Entwickelung der Kohlensäure aus dem Kalkstein oberhalb des tiefsten Punktes, bis zu welchem wir die Gase im Ofenschacht untersucht haben, bereits vor sich gegangen, so hätte das vor der Form gebildete Gasgemenge, dessen Gehalt an Stickstoff und Sauerstoff dem Verhältniß dieser Gase in der atmosphärischen Luft entsprechen muß, auf seinem Wege bis zu dem von uns erreichten Punkte nicht reicher an Sauerstoff werden können. Man würde daher hier, wenn man den Sauerstoff in Abrechnung bringt, welcher dem aus dem Wasser unter dem Einfluß der Kohle abgeschiedenen, in den Gasen enthaltenen Wasserstoff entspricht, auf dasselbe Verhältniß von Sauerstoff und Stickstoff haben stoßen müssen, welches die atmosphärische Luft darbietet. Wie wenig diese Voraussetzung wirklich stattfindet, ergibt sich aus der nachstehenden Zusammenstellung, welche das Verhältniß des verschiedenen |370| Sauerstoff- und Stickstoffgehalts der einzelnen, in den verschiedenen Tiefen aufgesammelten Gasgemenge enthält.

Stickstoff 79,2 79,2 79,2 79,2 79,2 79,2 79,2 79,2 79,2
Sauerstoff 24,9 23,6 24,6 19,5 25,7 23,7 28,2 27,7 22,8.

Man sieht zunächst aus dieser Zahlenreihe, daß, ganz im Gegensatze zu dem bei den deutschen Hohöfen beobachteten Verhalten, das Verhältniß des Sauerstoffs in den Gasen nach der Gicht hin im Abnehmen begriffen ist. Dieser Umstand erscheint auf den ersten Blick schwer zu erklären, da keine chemischen Processe im Ofenschacht denkbar sind, welche den einmal in den Gasen enthaltenen Sauerstoff vermindern könnten. Allein diese Anomalie ist bei näherer Betrachtung leicht erklärlich. Die Sauerstoffverminderung beginnt vornehmlich an dem Punkte, wo die aus den Steinkohlen durch Destillation erzeugten Gase zur Entwickelung kommen. Nun liegt es in der Natur der Verhältnisse, daß diese Gase nicht sogleich in dem Momente, wo sie frei werden, eine gleichförmige Mengung mit der von den unteren Theilen des Ofens aufsteigenden Gassäule erleiden. Das an diesen Punkten aufgefangene Gas ist daher reicher an den gasförmigen Destillationsproducten der Kohle, als es der durchschnittlichen Zusammensetzung nach seyn sollte. Namentlich steigt der Wasserstoff darin bis über 12 Proc. Rührte dieser Wasserstoff, wie es bei der Berechnung der obigen Zahlenreihe angenommen ist, allein von dem auf Kosten der Kohle zersetzten Wasser her, so würde dadurch der Sauerstoffgehalt des Gases stets wachsen müssen, in welchem Verhältniß auch die Mengung der an verschiedenen Punkten des Ofens erzeugten Gase vor sich gehen mag. Ist dagegen der größte Theil dieses Wasserstoffs, wie man nothwendig annehmen muß, aus der durch eine höhere Temperatur bedingten Zersetzung des ölbildenden Gases und Steinkohlenöls hervorgegangen, so muß die Berechnung nothwendig auf einen kleineren Sauerstoffgehalt führen, als der Wahrheit entspricht. Diese Thatsache berechtigt uns zugleich zu dem Schlusse:

daß die mittlere Zusammensetzung der Ofengase an dem Punkte des Ofens, wo die durch Destillation bedingte Gasentwickelung ihr Maximum erreicht, nicht ermittelt werden kann.

Die Quelle dieser Unsicherheit fällt in den tieferen Punkten des Ofenschachts, wo das ölbildende Gas und die höheren Kohlenwasserstoffe gänzlich fehlen, hinweg. Das in einer Tiefe von 23 und 24 Fuß sich zu 79,2: 27 im Mittel ergebende Verhältniß beweist daher, daß in den unter 24 Fuß hinabreichenden Tiefen des Ofens eine Kohlensäureentwickelung aus dem Kalkstein, oder eine Reduction des Eisenerzes, oder |371| endlich beides zugleich stattfindet. Daß in der That das Letztere der Fall ist, und daß der Proceß der Kohlensäureentwickelung, sowie der Reduction des Eisenerzes, ausschließlich nur in der Rast erfolgt, ergibt sich aus der mittleren Zusammensetzung der Gase, wie wir solche aus den im Ofen verwendeten Materialien abgeleitet haben. Diese Zusammensetzung schwankte zwischen folgenden Zahlen:

Stickstoff 60,907 57,878
Kohlensäure 8,370 9,823
Kohlenoxyd 26,846 24,042
Grubengas 2,536 2,743
Wasserstoff 1,126 4,972
ölbildendes Gas 0,112 0,392
Schwefelwasserstoff 0,045 0,035
Ammoniak 0,058 0,115
––––––––––––––––––
100,000 100,000.

Diese Gasgemenge enthalten:

1) die Destillationsproducte der Kohle;

2) die Verbrennungsproducte derselben;

3) die aus dem Erz durch Reduction und aus dem Kalkstein durch das Glühen hervorgegangene Kohlensäure.

Das Verhältniß des Stickstoffs zum Sauerstoff ergibt sich, diesen Analysen zufolge, nach Abzug des dem Wasserstoff entsprechenden Sauerstoffs, zu 79,2 : 27,33 und 79,2 : 26,67 oder im Mittel 79,2 : 27. Die in den Gasen vorhandenen Verbrennungsproducte der Kohle würden für sich das der atmosphärischen Luft entsprechende Verhältniß 79,2 : 20,8 haben geben müssen. Da nun der Sauerstoffgehalt der Destillationsproducte der Steinkohlen als verschwindend klein ganz außer Acht gelassen werden kann, so wird die Vermehrung dieses Sauerstoffverhältnisses von 20,8 auf 27 nur dadurch bewirkt seyn können, daß der gesammte Kohlensäuregehalt des Kalksteins und der gesammte in Kohlensäure übergeführte Sauerstoff des Erzes sich den Verbrennungsproducten der Kohle hinzugesellen. Das in einer Tiefe von 23 und 24 Fuß geschöpfte Gas enthält aber auf 79,2 Stickstoff 27,6 und 26,5 Sauerstoff, dasselbe muß daher in dieser Tiefe schon allen Sauerstoff des Erzes sammt der Kohlensäure des Kalksteins aufgenommen haben.

Diese Thatsache rechtfertigt den Schluß:

daß bei den englischen, mit Steinkohlen und heißer Luft betriebenen Eisenhohöfen die Reduction des Erzes und die Abscheidung der Kohlensäure aus dem Kalkstein erst unterhalb des Ofenschachtes in der Rast vor sich geht.

|372|

Die Gränze, wo die Schlackenbildung und Schmelzung des Eisens beginnt, läßt sich nicht durch eine unmittelbare Beobachtung feststellen. Da aber die von der Rast getragenen bedeutenden Eisensteinmassen nicht wohl anders als in flüssiger Form in das Gestell eindringen können, so wird man sich sicher nicht weit von der Wahrheit entfernen, wenn man annimmt,

daß der Schmelzraum der mit Steinkohlen betriebenen englischen Hohöfen an der Mündung des Gestells liegt.

Um eine deutliche Vorstellung von den Functionen zu haben, welche die einzelnen Ofentheile bei dem Reductionsproceß des Eisens übernehmen, haben wir in Fig. 17 die Räume, in welchen die einzelnen Processe in gesonderter Ordnung erfolgen, in einem Ofenprofil dargestellt, das genau den Dimensionen des Ofens entspricht, bei welchem wir unsere Versuche angestellt haben. a, b umfaßt den Destillationsraum, b, C und C, d begreift den Raum, wo die Reduction und Kohlensäureentwickelung erfolgt und die Ofenmaterialien den zum Schmelzen nöthigen Temperaturgrad annehmen. d, e entspricht dem Raume, wo die Schmelzung und Schlackenbildung vor sich geht.

Es ist nicht ohne Interesse, den Vorgang, wie er sich bei dem Proceß der englischen Eisenhohöfen, den vorstehenden Untersuchungen zufolge, ergeben hat, mit den Resultaten zu vergleichen, welche sich bei den besonders in Deutschland, Schweden und Norwegen üblichen, mit Holzkohlen betriebenen Hohöfen herausgestellt haben.

Wir wählen dazu die Gase des Ofens von Veckerhagen in Kurhessen, sowie des Bärumer Hohofens in Norwegen.

Gase aus dem Ofen von Veckerhagen.

I. II. III. IV. V. VI. VII.
Tiefe unter der Ofenmündung 2,8 4,2 5,7 7,2 8,5 11,3 14,2
Stickstoff 62,34 62,25 66,29 62,47 63,89 61,45 64,58
Kohlensäure 8,77 11,12 3,32 3,44 3,60 7,57 5,97
Kohlenoxyd 24,20 22,24 25,77 30,08 29,27 26,99 26,51
Grubengas 3,36 3,10 4,04 2,24 1,07 3,84 1,88
Wasserstoff 1,33 1,27 0,58 1,77 2,17 0,15 1,06
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00.

Das aus diesen Zahlen berechnete Verhältniß zwischen Stickstoff und Sauerstoff ist:

|373|
I. II. III. IV. V. VI. VII.
2,8 4,2 5,7 7,2 8,5 11,3 14,2
Stickstoff 79 79 79 79 79 79 79
Sauerstoff 25,6 27,4 18,9 22,2 21,2 26,9 22,8.

Man sieht aus dieser Zahlenreihe, daß die Menge des Sauerstoffs und Stickstoffs, mit Ausnahme des sechsten Versuchs, dem Verhältniß von 79 : 21 in den unteren Tiefen des Ofens so nahe kommt, als sich bei den unvermeidlichen Unregelmäßigkeiten im Gange eines Ofens von so niedrigen Dimensionen nur immer erwarten läßt. Die Ursache der in einer Tiefe von 11 Fuß plötzlich auftretenden Sauerstoffvermehrung muß allein einer localen Störung zugeschrieben werden, welche darauf beruht, daß durch eine ungleiche Vertheilung des in den Ofenmaterialien aufsteigenden glühenden Luftstroms, einzelne Partien des Erzes in unverändertem Zustande bis zu einer bedeutenden Tiefe in dem Ofenschacht niedergehen können. Diese Störungen, welche den Hüttenleuten unter dem Namen des Rohganges wohl bekannt sind, treten besonders häufig bei so niedrigen Hohöfen auf, wie derjenige war, bei welchem jene Resultate erhalten wurden. Betrachten wir daher die im sechsten Versuch gefundene Zusammensetzung als auf partiellen Störungen beruhend, so berechtigt uns das in den übrigen Gasen beobachtete Verhältniß zwischen Stickstoff und Sauerstoff zu dem Schlusse, daß der Punkt, wo die Reduction der Erze und die Kohlensäureentwickelung aus dem Kalkstein vollendet ist, bei dem Ofen zu Veckerhagen nur ungefähr 5 Fuß unter der Ofengicht liegt. Wir haben (Fig. 18), um die große Verschiedenheit zwischen diesen in England und Deutschland erhaltenen Resultaten anschaulich zu machen, den Ofen von Veckerhagen in verjüngten Dimensionen nach demselben Maaßstabe dargestellt, welcher der Zeichnung des Alfreton-Hohofens zum Grunde gelegt ist, und dabei die einzelnen Ofenräume durch dieselben Buchstaben wie dort angedeutet.

Ganz ähnliche Resultate ergeben sich aus der sehr gründlichen Untersuchung, welche Scheerer und Langberg 50) an dem Bärumer Ofen |374| in Norwegen angestellt haben, obgleich dieser Ofen bedeutend höher ist als der zu Veckerhagen.

Aus den nachstehenden, von diesen Chemikern erhaltenen Zahlen ist es ersichtlich, daß eine Verlängerung des Schachts von besonderm Einflusse auf die Regelmäßigkeit des Ofenganges ist, und daß die Reduction der Erze und die Kohlensäureentwickelung aus dem Kalkstein in einer bedeutendem Tiefe des Ofens, aber fast genau in demselben Abstande von der Form, also von dem Punkte aus erfolgt, wo die Wärmequelle im Ofen liegt.

Tiefe unter der Gicht 5,5 8,2 10,8 13,5 16,1 19,3
Stickstoff 64,43 62,65 63,20 64,28 66,12 64,97
Kohlensäure 22,20 18,21 12,45 4,27 8,50 5,69
Kohlenoxyd 8,04 15,33 18,57 29,17 20,28 26,38
Grubengas 3,87 1,28 1,27 1,23 1,18 0,00
Wasserstoff 1,46 2,53 4,51 1,05 3,92 2,96
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Tiefe unter der Gicht 5,5 8,2 10,8 13,5 16,1 19,3
Stickstoff 79 79 79 79 79 79
Sauerstoff 31,3 31,0 24,3 22,3 19,9 21,2.

Die Dimensionen des Bärumer Ofens, so weit sie sich aus den von Scheerer und Langberg darüber gegebenen Mittheilungen ableiten ließen, sind aus Fig. 19 ersichtlich. Wir haben auch hier, um die Uebersicht der Verhältnisse dieser drei Oefen zu erleichtern, dieselben Maaße zum Grunde gelegt und die gleichen Functionen entsprechenden Ofenräume durch dieselben Buchstaben bezeichnet.

Die großen Verschiedenheiten, welche sich diesen Betrachtungen zufolge bei dem englischen und deutschen Hohofenproceß herausstellen, können nichts weniger als befremdend erscheinen, wenn man die höchst verschiedenen Bedingungen ins Auge faßt, unter welchen die Erzeugung des Eisens in diesen Oefen erfolgt.

|375|

Der hauptsächlichste Grund, warum der Reductionsraum des englischen Hohofens erst in einer so bedeutenden Tiefe beginnt, ist in dem Umstand zu suchen, daß fast der ganze Schacht durch einen Verkohkungsproceß der Steinkohlen in Anspruch genommen wird, der sich um so tiefer in den Ofen hinab erstrecken muß, je weniger die Steinkohlen in einem erheblichen Zustande der Zerkleinerung auf den Ofen gebracht werden. Bei den oft mehr als einen halben Kubikfuß großen, den Ofen durchwandernden Kohlen- und Erzstücken, kann die von Außen mitgetheilte Wärme natürlich nur langsam die ganze Masse durchdringen. Der aufsteigende glühende Luftstrom muß daher während eines viel längern Zeitraums seine Wärme an die Ofenmaterialien abgeben, um die nicht weniger als mindestens 30 Proc. des gesammten Brennmaterials betragenden Destillationsproducte zu gasificiren. Daß die bei einem so belangreichen Gasificationsproceß latent werdende Wärme die Temperatur des ganzen oberen Ofenschachtes so weit erniedrigen muß, daß in diesem Theile des Ofens weder der Kalkstein seine Kohlensäure verlieren, noch eine Reduction des Erzes erfolgen kann, leuchtet von selbst ein.

Ein anderer, nicht minder erheblicher Grund der tieferen Lage dieses Reductionsraumes bei den englischen Oefen liegt in der Anwendung einer bedeutenderen Pressung der Gebläseluft, welche die bei den deutschen Hohöfen übliche um das Sechs- bis Siebenfache übertrifft. Der dadurch bedingte, weit raschere Niedergang der Ofenmaterialien bewirkt, daß dieselben für eine gleiche Erhitzungszeit eine weit größere Strecke des Ofens durchwandern. Alle diese Umstände kommen bei dem in Deutschland und Schweden üblichen Eisenhüttenproceß weit weniger in Betracht.

Der Ofen empfängt hier mit den Holzkohlen ein bereits verkohltes Brennmaterial, welches, gleichwie das Erz und der Kalkstein, in einem solchen Zustande der sorgfältigsten Mengung und Zerkleinerung sich befindet, daß es dem glühenden Luftstrom eine gewiß mehr als hundertmal größere Erhitzungsoberfläche darbietet. Dabei erfolgt die Verbrennung der Kohlen der geringen Pressung des Windes zufolge so langsam, daß die Gichten nicht selten eine zwei- bis dreimal längere Zeit erfordern, um dieselbe Strecke im Ofen zurückzulegen.

(Der Schluß folgt im nächsten Heft.)

|373|

Bei der großen Uebereinstimmung der Resultate, welche Bunsen, Scheerer und Langberg, unabhängig von einander bei ihren in Deutschland und Norwegen ausgeführten Arbeiten über die Zusammensetzung der Gase von mit Holzkohlen betriebenen Hohöfen erhielten, muß es sehr befremden, daß eine ähnliche mit vielem Fleiß von Ebelmen am Hohofen von Clerval und Audincourt angestellte Untersuchung (polytechn. Journal Bd. LXXXV S. 33 und Bd. XCIV S. 44) auf Ergebnisse geführt hat, welche wesentlich von denen der Verfasser abweichen. Die Analysen Ebelmen's unterscheiden sich zunächst durch die Abwesenheit eines Gehaltes an Grubengas, welches einen Bestandtheil der Gichtgase bilden muß, da es einen wesentlichen Gemengtheil der gasförmigen Destillationsproducte der Holzkohle |374| ausmacht. Die Fehlerquelle in Ebelmen's Analysen liegt, wie die Verfasser nachweisen, in der Unvollkommenheit der von ihm gewählten Methode, er bestimmte die Natur und das relative Verhältniß der im Gichtgase enthaltenen brennbaren Bestandtheile nicht dem Volum nach, sondern indem er dieselben über glühendes Kupferoxyd leitete, die dabei gebildeten Verbrennungsproducte auf gewöhnliche Weise auffing und aus dem Gewichtsverluste des Verbrennungsrohrs auf die Menge des Grubengases schloß. Die Verf. weisen an einem Beispiel nach, daß bei diesem Verfahren die Frage, ob das Gasgemenge 5,82 Proc. Wasserstoff oder statt dessen 3,09 Proc. Grubengas enthielt, von einer nur 3 Centigramme betragenden Gewichtsdifferenz abhängig gemacht ist. Ueberdieß mußten bei Ebelmen's Versuchen, wie die Verf. ebenfalls auseinandersetzen, mehrere Umstände verringernd auf den Gewichtsverlust des Verbrennungsrohrs und daher auch vermindernd auf den gefundenen Grubengasgehalt und vermehrend auf den Wasserstoff einwirken.

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