Titel: Fairbairn, über das Verhütten der Magneteisenerze.
Autor: Fairbairn, H.
Fundstelle: 1850, Band 118, Nr. XLVIII. (S. 210–216)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj118/ar118048

XLVIII. Ueber das Verhütten der Magneteisenerze, insbesondere in Pennsylvanien; von H. Fairbairn.

Aus dem Journal of the Franklin Institute, Februar 1850.

Für den Reisenden, welcher die Eisenöfen und die Eisenerz-Gegenden Pennsylvaniens besucht, muß wegen seines wahrscheinlichen Einflusses auf die zukünftige Eisenproduction Europa's und Amerika's, der zwar noch unvollkommene, aber in seiner Verbesserung fortschreitende Schmelzproceß der Magneteisenerze, welche sich in den Urgebirgen der verschiedenen Theile dieses Staats in Menge vorfinden, von hohem Interesse seyn.

Diese Eisenerze waren zwar bisher nur in New-Jersey oder in Pennsylvanien, und zwar bloß in der Gegend des Lehigh-Flusses bekannt, aber dieser Theil des amerikanischen Continents ist in geologischer Hinsicht offenbar die Fortsetzung derselben Gebirgsart, welche sich auf einer sehr großen Strecke, nämlich von Norden nach Süden – von Connecticut durch New-Jersey, New-York, Pennsylvanien, Maryland, Virginien, Südcarolina und die südwestlichen Staaten, unter verschiedenen örtlichen Benennungen hinzieht. Die Gebirge sind primitiver Formation und nichtvulkanischen Ursprungs, die Schichten folglich stetige und von den mechanischen Kräften, welche die Schichtenlagerung eines so großen Theils der europäischen Länder gestört haben, nicht unterbrochen; man kann daher darauf rechnen, daß dieselben Eisenerze in dem primitiven Gebirge der Vereinigten Staaten beinahe überall vorkommen.

Die Abstufung der Gebirge ist eine mannichfaltige, weil örtliche Verhältnisse in verschiedenem Grade Zersetzung durch Wasser veranlaßt haben; in Folge hievon wurden aber auch die Eisenablagerungen in allen Stadien geologischer Bildung bloßgelegt, so daß sich der Eisenfabrikant auf einer Strecke von mehreren Hundert Meilen Landes eine Localität auswählen kann.

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In Virginien, Maryland, Südcarolina und Alabama sind überall Oefen zum Verschmelzen der Magneteisenerze zerstreut; es sind größtentheils solche mit Holzkohlenfeuerung, im verhältnißmäßig kleinen Maaßstab jener Hohöfen, die auf Holzfeuerung angewiesen sind.

Da es im Staate Pennsylvanien Anthracitkohlenlager gibt, und überdieß alle Eisenerze in der nächsten Nähe von Kohlen und Kalkstein vorkommen, so kann man behaupten, daß in Zukunft die Eisenfabrication in den Vereinigten Staaten hauptsächlich Pennsylvanien angehört. Mit der Zeit mögen andere Schmelzmethoden entdeckt werden, wo die Steinkohle nicht so sehr in Betracht kommt; bei dem gegenwärtigen Verfahren ist aber eine bedeutende Eisenfabrication in beträchtlicher Entfernung von den pennsylvanischen Kohlenlagern unmöglich, in welcher Menge und Güte die Magneteisenerze in den südlicheren Staaten auch vorkommen mögen. Obwohl die größere Zugänglichkeit der Magneteisenerze in der Gegend des Lehigh-Flusses die Verhüttung derselben bisher auf diesen Theil des Staats zu beschränken schien, so können doch bei Nachfrage nach Eisenerzen in der ganzen Gegend zwischen dem Lehigh und dem Schuylkill dieselben Erze zu Tage gefördert, und zu Easton am Lehigh oder zu Reading am Schuylkill Hohöfen mit Magneteisenerz zum Durchschnittspreis von 3 Dollars per Tonne in beliebiger Menge versehen werden.

Dieses Erz ist das reichste unter allen Eisenerzen, und gibt nicht nur die größte Ausbeute an Eisen, sondern auch die beste Qualität desselben. Aus denselben Eisenoxyden wird alles russische, schwedische und norwegische Eisen erzeugt, welche Länder ähnliche primitive geologische Formationen besitzen wie ein großer Theil von Pennsylvanien; und während man in England umsonst nach Magneteisenerz gesucht hat, ist in dem Bericht an das Haus der Gemeinen über Eiseneinfuhr in den Jahren 1848–1849 noch die Einfuhr von 1340 Tonnen Chromeisenstein „von Norwegen und den Vereinigten Staaten“ angeführt. In Pennsylvanien sind alle Arten Eisenerze zu finden, von den reichsten Oxyden (Rotheisensteinen) Rußlands bis zu den ärmsten Carbonaten (Spatheisensteinen).

Und doch sind die Magneteisenerze in Pennsylvanien bisher verhältnißmäßig wenig verhüttet worden, so daß in den Vereinigten Staaten nach wie vor russisches und schwedisches Eisen eingeführt wird, obgleich es aus denselben Erzen erzeugt ist, wie sie in Millionen von Tonnen auf den Granitgebirgen des Lehigh lagern. Das einzige Beispiel, wo magnetische Oxyde ohne Zusatz von Rotheisenstein verschmolzen wurden, |212| erwähnt Prof. W. R. Johnson bezüglich der Stanhope-Hohöfen zu New-Jersey, und obwohl Johnson's Werk nun über zehn Jahre alt ist, befindet sich doch noch kein Hohofen am Lehigh-Fluß, wo regelmäßig Roheisen erzeugt würde, außer mit einem Zusatz von beträchtlich mehr als der Hälfte der weicheren Rotheisensteine. Man liest bisweilen Berichte über den außerordentlichen Erfolg in besondern Oefen angestellter Versuche die Magneterze für sich allein zu schmelzen, und seit Kurzem kommt Roheisen im Handel vor, welches zu viel höherm Preise verkauft wird als das gewöhnliche Anthracit-Eisen; ein solches Roheisen versendet jetzt ein Hüttenwerk am Lehigh nach Sheffield (England) zur Stahlfabrication; bekanntlich war bisher Sheffield hinsichtlich seines Rohmaterials fast ganz von Rußland und Schweden abhängig. Doch bleibt bei diesem erfolgreichen Schmelzverfahren eine bedeutende Beschädigung des Ofens niemals lange aus, und man ist allgemein der Meinung, daß es dem Fabrikanten keinen Vortheil gewährt, außer wenn bedeutend mehr als die Hälfte vom schlechtern Rotheisenstein dem Magneteisenerz zugesetzt wird.

Diese Beimengung geringeren Erzes aber ist der Eisenfabrication am Lehigh und in Pennsylvanien überhaupt bei der Concurrenz mit dem russischen Eisen nachtheilig, weil die Güte des Products dadurch verringert und die Gestehungskosten erhöht werden, indem das Rotheisenerz von bedeutender Entfernung an den Lehigh-Fluß geschafft werden muß. Große Mengen letztem Erzes werden vom Schuylkill-Fluß an alle Hohöfen in New-Jersey versandt, und dasselbe wird im Durchschnitt um 1 Dollar per Tonne theurer bezahlt als die Magneterze.

Die Bewältigung der Schwierigkeit das magnetische Eisenoxyd zu verschmelzen, ist daher für die Anthracit-Eisenfabrication der Vereinigten Staaten eine höchst wichtige Aufgabe. Gewiß ist, daß ein dem russischen gleiches Eisen aus den pennsylvanischen Magneterzen erzeugt werden kann; denn bei der Industrie-Ausstellung im Franklin-Institut im Jahr 1849 war solches zu sehen; auch der Stahl der Adirondak-Hüttenwerke in New-Jersey ist aus solchem Eisen bereitet, und das in neuester Zeit in dem größten Hohofen am Lehigh-Fluß erzeugte Eisen soll ein dem russischen an Güte gleichkommendes Stabeisen liefern, nur verliert es beim Puddeln bedeutend an Gewicht.

Gegen die vermeintliche Unmöglichkeit, hartes magnetisches Eisenoxyd auszuschmelzen, spricht schon die tägliche Erfahrung der Eisengießer, welche das Roheisen selbst schmelzen, und es wird doch Niemand behaupten wollen, daß irgend ein Eisenerz härter sey als das Roheisen. |213| Die Erfahrung der Eisengießer kann sonach auf die richtigen Verfahrungsweisen, die Magneterze der Vereinigten Staaten für sich allein zu schmelzen, führen.

In keiner Eisengießerei werden mehr als 5 Centner Anthracitkohle zum Schmelzen einer Tonne Roheisen angewandt, und doch wird der Kupolofen mit kaltem Wind gespeist und verliert viel mehr Wärme durch Ausstrahlung, als ein Hohofen mit seinen mehrere Fuß dicken Mauern. Aber der Gießer verwendet seine Kohle nicht in ungeheuren Stücken, von welchen beim Schmelzproceß der größte Theil nutzlos verbrennt. Wenn man den Kupolofen mit Anthracitkohle in Stücken füllen würde, so wären wohl auch 2 Tonnen zum Schmelzen einer Tonne Roheisen erforderlich, wie zu dem Schmelzen einer Tonne Magnetsteine, welche fast ganz aus Eisen bestehen; denn häufig enthalten sie 90 Procent31) Eisen.

Es ist möglich, daß das Eisen nicht bloß durch Phosphor, sondern auch durch Calcium rothbrüchig wird; jedenfalls lehrt die Erfahrung, daß das Roheisen durch übermäßige Anwendung von Kalkstein spröder wird, und eben dieses Uebermaaß ist ein außerordentliches auf allen mit Anthracit betriebenen Hohöfen der Vereinigten Staaten. Um dieses anschaulich zu machen, stelle ich hier die relativen Mengen Kalksteins und anderer Zuthaten zusammen, wie man sie in Schottland bei verschiedenen Temperaturen des Windes anwendet.

In den Eisenwerken am Clyde, im J. 1831, Temperatur des Windes 280° F. (110° R.)

Tonnen. Cntr.
Steinkohlen zum Schmelzen, 1 Ton.; – 18 Cntr. Kohks; an Kohlen 4 6
Kohlen zum Erhitzen des Windes 0 5
zum Betrieb des Gebläses 0 7
Kalkstein 0 9

Im J. 1833, Temperatur des Windes 612° F. (258° R.).

Kohlen zum Schmelzen 2 0
zum Erhitzen des Windes 0 8
zum Betrieb des Gebläses 0 11
Kalkstein 0 7
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Hier beträgt der Kalkstein nur 7 Centner per Tonne Roheisen bei einer Temperatur des Windes von 612° F., obschon der schottische Kalkstein nur Bergkalkstein ist, welcher in den bituminösen Steinkohlenlagern zwischengelagert vorkommt und viel schlechter ist als der Uebergangskalk der Shuylkill-Gegend.

Daß die Sprödigkeit des Anthraciteisens nur von der Fehlerhaftigkeit seiner Fabrication herrührt, geht ferner mit Wahrscheinlichkeit aus Allem hervor, was von der Beschaffenheit des in andern Welttheilen aus Rotheisensteinen erzeugten Eisens bekannt ist. Zu Ulverston in England wird aus Rotheisensteinen mittelst Holzkohle ein Eisen gewonnen, welches dem schwedischen Eisen in der Güte so nahe kommt, daß es fast zu demselben Preise verkauft wird; es wurde auch niemals in Zweifel gezogen, daß das Rotheisenerz bloß den Magnetoxyden aus einer tiefern Lage in den Urgebirgen im Werthe nachstehe.

Außer dem Verluste an Anthracitkohle und Kalkstein mit allen aus ihrer Anwendung in Uebermaaß hervorgehenden nachtheiligen Einflüssen auf das Metall, scheint noch ein anderer wichtiger Fehler im Füllen der Oefen mit den magnetischen Eisenoxyden obzuwalten. Diese Eisenerzsorte hat ein mit ihrem großen Eisengehalt in Verhältniß stehendes specifisches Gewicht; sie ist wahrscheinlich dreimal so schwer als Anthracitkohle oder Kalkstein, oder mehr als zweimal so schwer als der Roth- oder Thoneisenstein, mit welchen sie in den Oefen am Lehigh-Fluß vermengt ausgeschmolzen wird. Das Magneteisenerz strebt daher wegen seiner größern Eigenschwere durch die Steinkohlen, Kalksteine und die mit ihm im Ofen befindlichen anderen Eisenerze hinunter zu sinken, liegt eingepreßt gegen die Rast, verstopft das Gebläse, verhindert seine eigene Reduction und verursacht, daß viel von der darüber liegenden Kohle ohne Nutzen für den Schmelzproceß verbrennt. Die beständigen Verstopfungen der Oefen, welche beim Schmelzen der Magneteisenerze vorkommen, sind wohl hauptsächlich dieser bloß mechanischen Ursache zuzuschreiben. Das Mittel gegen diese Verstopfungen besteht darin, daß man das Magneterz möglichst zerkleinert – wie in Schweden die gewöhnlichen Erze etwa zur Größe eines Hühnereies zerschlagen werden – um eine inniger gemengte Möllerung zu erhalten. Die Kosten selbst der höchsten Zerkleinerung dieser Magneterze mittelst Pochwerken würden sich durch die Leichtigkeit mit welcher sie schmelzen würden, durch die größere Ausbeute an Eisen und die größere Dauerhaftigkeit der Hohöfen mehr als ausgleichen.

Auch die innere Form der Oefen am Lehigh, durchgängig eine cylindrische, muß als ein Hinderniß des erfolgreichen Schmelzens dieser |215| schweren Magneterze angesehen werden, welche wegen ihres größern Gewichts stärker gegen die Wände eines Ofens mit einer unvollkommenen inneren Curve drücken. Bei einem Hohofen der ein Eisen erzeugte, welches zu 26 Dollars per Tonne verkäuflich war, während das Eisen benachbarter Anthracit-Oefen nur 19 Dollars kostet, ereignete sich unlängst eine Verstopfung, welche bedeutenden Schaden nach sich zog; und dieser Ofen ist von cylindrischer Innengestalt. Die Oefen zu Stanhope, worin man die Magneterze für sich allein schmilzt, sind hingegen nach Prof. Johnson wirklich kreisförmig.

Dieses sind unstreitig die Ursachen der erfolglosen Versuche, das werthvollste aller Eisenerze, die Magneteisensteine der Lehigh-Gegend, zu schmelzen, und die Meinung vieler Eisenhüttenbesitzer, als sey die Anwendung des Gebläses mit heißer Luft die Schuld der Schwierigkeit, Eisen für die Stahlbereitung zu erzeugen, ist völlig unrichtig. Es ist eine schon lange, nicht bloß durch die zahlreichen Versuche welche die HHrn. Fairbairn und Hodgkinson für die brittische Naturforscher-Gesellschaft anstellen, sondern auch durch die tägliche Erfahrung der vorzüglichsten Eisenwerke Schottlands ausgemachte Sache, daß in der Qualität zwischen dem mit heißer und mit kalter Luft erblasenen Eisen kein Unterschied ist, oder daß dieser eher zu Gunsten des Gebläses mit heißer Luft spricht, denn an den Clyde-Eisenwerken erhält man aus denselben Hohöfen mit demselben Material, nach Einführung des heißen Windes, ein viel größeres Ergebniß an der Eisensorte Nr. 1.

Da also anzunehmen ist, daß die Magneterze bisher nur aus Ursachen vernachlässigt oder wieder aufgegeben wurden, welche durch Verbesserung der Schmelzmethode zu beseitigen sind, da ferner die Magneterzlager jeden möglichen Bedarf der zukünftigen Fabrication zu befriedigen versprechen, so muß die Errichtung von Eisen- und Stahlfabriken in diesen Erzgegenden die bedeutendsten Folgen haben, indem nicht nur das feinste Eisen in jeder beliebigen Menge in Pennsylvanien bereitet werden, sondern in Zukunft die werthvollste aller Eisensorten wohlfeiler zu stehen kommen kann, als jetzt das schlechteste Eisen. 1 Ton. Magneteisenerz gibt mehr Eisen als 2 Tonnen gewöhnlicher Rotheisenstein, oder als 3 Tonnen Spatheisenstein, während das zu Tagefördern des reichsten Erzes nicht mehr kostet als dasjenige des ärmsten, und so kann alles Schmelzen in andern Gegenden als jenen, welche die Eisenerze der Urgebirge besitzen, unvortheilhaft werden. Die Russen, Norweger und Schweden würden dann aufhören die Verkäufer des besseren Eisens an Großbritannien und die Vereinigten Staaten zu seyn, und da es |216| die Geologie der brittischen Inseln nicht wahrscheinlich macht, daß dort Lager vorkommen, die einen höhern Rang einnehmen als der Rotheisenstein, so scheint der Staat Pennsylvanien mit seinen Anthracitkohlen in Zukunft hinsichtlich des Eisenhandels eine große Rolle spielen zu müssen.

Dieß kann aber nur durch die möglichst ökonomische Benutzung der Eisenerze erster Qualität erreicht werden, weil die Differenz zum Vortheil einer einzelnen Nation in einem besondern Fabrications- oder Handelszweig täglich geringer wird, denn die Schifffahrt wird von Jahr zu Jahr wohlfeiler, bequemer und schneller. Der Unterschied zu Gunsten des amerikanischen Eisenfabrikanten bestünde sonach nur in den Transportkosten des Magneteisenerzes vom Lehigh nach Schottland oder Wales. Dem Verfasser wurden von Eisenöfenbesitzern am Lehigh-Fluß Proben von Eisenglanz (specular iron) gezeigt; wenn man nun den nicht vulkanischen Charakter der Gegend im Auge behält und bedenkt, daß auf der Insel Elba im mittelländischen Meer ganze Hügel aus Eisenglanz bestehen, daß die Gesetze der vergleichenden Geologie das Vorkommen desselben Erzes, wo es einmal gefunden wurde, in einem ununterbrochenen Lager wahrscheinlich machen; daß folglich Eisenglanzhügel auch in den Gegenden des Schuylkill, Susquehannah, Lehigh, oder sonst in einem Theil des langen Landstrichs, welchen die Urgebirge der Vereinigten Staaten durchschneiden, gefunden werden können, und daß es bei der jetzigen verschwenderischen Anwendung von Anthracitkohle und Kalkstein noch viel wohlfeiler seyn dürfte, den Eisenglanz nach Schottland zu führen, als die Steinkohlen von Pottsville nach Reading oder an den Lehigh: so ergibt sich, daß in der Kunst des Eisenschmelzens eine Gleichheit unerläßlich ist, um sich den örtlichen Vortheil des Besitzes des besten Erzes zu sichern. Da Schottland bei so geringen Vortheilen noch immer fortfährt die geringern Roheisensorten zu liefern, so dürfte es nicht mehr lange anstehen, daß dieses Land auch die besseren Eisensorten zu fabriciren anfängt, wenn sich in dieser Hinsicht in den Vereinigten Staaten keine größere Concurrenz bildet als sich jetzt wahrnehmen läßt.

|213|

Jeder Chemiker weiß, daß sie im reinsten Zustand nicht über 71 Procent Eisen enthalten können. A. d. Red.

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