Titel: Marsilly's Untersuchungen über die Steinkohlenarten, welche auf den Markt zu Paris kommen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1858, Band 149, Nr. XXXV. (S. 126–134)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj149/ar149035

XXXV. Untersuchungen über die Steinkohlenarten, welche auf den Markt zu Paris kommen und dort und im nördlichen Frankreich verbraucht werden, nebst Untersuchungen über den Torf; vom Bergingenieur de Marsilly. – Bericht über dessen Abhandlung20), vom Prof. J. Pelouze.

Aus den Comptes rendus, Mai 1858, Nr. 19.

Der Zweck des Verfassers bei der bedeutenden Arbeit, über welche ich hiemit der (französischen) Akademie der Wissenschaften berichte, war das Studium der Verbrennung in den Locomotivöfen. Diese Frage ist aus sehr verschiedenen Elementen zusammengesetzt, von denen das Brennmaterial |127| das wichtigste ist. Je nachdem man Kohks, Steinkohlen, Torf oder Holz anwendet, sind die Verbrennungsproducte verschieden und darnach müssen auch die Form und die Dimensionen der Locomotive verschieden seyn.

Das Studium der Brennmaterialien in Beziehung auf ihre hauptsächlichsten Eigenschaften und ihre Zusammensetzung muß demjenigen ihrer Verbrennung in den Locomotiven vorangehen.

Der Verfasser hat sich auf die Brennmaterialien beschränkt, die mit der Nordbahn nach Paris kommen. Untersuchungen über die Verbrennung sollen später in den Locomotivöfen dieser Bahn angestellt werden.

Die Brennmaterialien, um welche es sich handelt, sind:

die belgischen Steinkohlen;

die Steinkohlen aus dem Norddepartement;

die Kohlen aus dem Becken von Newcastle in England;

die künstlichen Kohlen;

die Kohks;

der Torf aus den Departements des Pas du Calais, der Somme, der Aisne und der Oise.

Die Einfuhr der belgischen und englischen Steinkohlen und die Steinkohlengewinnung im nördlichen Frankreich betragen zusammen etwa 5 Million. Tonnen 20 Ctr.) per Jahr.

Im Jahre 1856 haben sie sich auf nachstehende Steinkohlenbecken vertheilt:

Becken von Mons und vom Centrum 1,700,000 Tonnen
Becken von Charleroi 900,000 „
Becken von Valenciennes 1,800,000 „
Becken des Pas-de-Calais 300,000 „
Becken von Newcastle 400,000 „
–––––––––––––––––
Summe 5,100,000 Tonnen.

Da in Frankreich der jährliche Verbrauch etwa 9 Millionen Tonnen beträgt, so umfassen die Untersuchungen Marsilly's mehr als die Hälfte der daselbst verwendeten Kohlenarten.

Hr. Marsilly hat schon beim Beginn seiner Untersuchungen gefunden, daß der Gewichtsverlust, welchen die Steinkohle im trockenen Vacuum erleidet, stets geringer als derjenige ist, welchen man im Trockenapparat bei 100° C. erlangt. Diese Beobachtung hat ihn veranlaßt, die Wirkung der Wärme auf die Steinkohlen zwischen der gewöhnlichem Temperatur und 300° C. zu studiren. Er fand, daß von 50° ab, die Steinkohlen Gas verlieren, daß dessen Entwickelung erst bei 100° und darüber recht merklich wird, und daß sie dann zunimmt bis 330°, und wahrscheinlich bis zu dem Punkt, wo die eigentliche Zersetzung der Steinkohle beginnt.

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Die Menge des erhaltenen Gases schwankte von 1 bis 2 Liter per Kilogramm Steinkohle.

Nebstdem sammelte er ein flüssiges Product, welches den Geruch des Benzins hatte, und dessen Gewicht von 10 bis 15 Grammen per Kilogramm Steinkohle wechselte.

Das Gewicht des Gases und der Flüssigkeit zusammengenommen bilden den Verlust, welchen die Steinkohlen bei 300° erleiden; er beträgt 1 bis 2 Procent.

Eine bemerkenswerthe Thatsache ist es, daß die Steinkohlen aus Gruben mit schlagenden Wettern immer und fast ausschließlich Kohlenwasserstoff entwickeln, während die Kohlen aus Gruben, in denen sich jene Wetter nicht zeigen, keine Spur dieses Gases, sondern hauptsächlich Stickstoff nebst Kohlensäure entwickeln.

Dieß ist ein praktisches und einfaches Mittel für den Bergmann, sich im Voraus zu überzeugen, ob ein Kohlenflötz, welches er aufgeschlossen hat, schlagende Wetter, diese Geißel des Steinkohlenbergbaues, entwickeln kann.

Der Verfasser hat diese Untersuchungen noch weiter getrieben. Man schreibt die schlagenden Wetter einer Selbstentwickelung des in der Kohle enthaltenen Kohlenwasserstoffgases zu. Er zerpulverte schnell große Kohlenstücke, die erst drei bis vier Tage vorher in der Grube gewonnen worden waren und stürzte über die Schale welche das Pulver enthielt, eine Glocke; am folgenden Tage enthielt die Glocke ein Gas, welches sich durch Berührung mit einer brennenden Kerze entzündete; es entwickeln sich daher die schlagenden Wetter allerdings von selbst aus der Steinkohle.

Diese Selbstentwickelung brennbaren Gases erklärt die Explosionen, welche mehrmals in der Kohlenkammer der Dampfschiffe dadurch entstanden, daß man mit einer brennenden Lampe hineinging.

Eine praktische Folgerung aus dieser Thatsache ist die, daß man es vermeiden muß, einen Schiffsraum oder überhaupt einen geschlossenen Ort mit frisch aus der Grube geförderten Kohlen zu füllen, welche Kohlenwasserstoffgas enthalten, oder daß man in diesem Falle besondere Vorsichtsmaßregeln anzuwenden hat, um Explosionen zu verhüten.

Die Selbstentwickelung von Kohlenwasserstoff findet sogar noch statt, wenn der Druck der umgebenden Atmosphäre das Fünffache des Luftdrucks beträgt.

Hr. Marsilly beweist dieß durch folgenden Versuch: Er bringt in ein cylindrisches Gefäß von Kupferblech 20 Kilogr. Kohlenpulver, welches durch schnelle Zerkleinerung kürzlich geförderter Stückkohlen erhalten wurde, und verschließt dieses Gefäß luftdicht; dann treibt er mit einer Druckpumpe |129| Luft in das Innere, bis der Druck 5 Atmosphären erreicht. Am obern Theil des Cylinders ist ein Hahn angebracht; diesen öffnet man einen Augenblick und läßt einige Liter Luft entweichen, um das Kohlenwasserstoffgas zu beseitigen, welches etwa beim Einbringen des Kohlenpulvers in den Cylinder sich entwickelte. Derselbe Hahn dient später zum Sammeln des gekohlten Gases. Nach Verlauf von 24 Stunden erhält man ein Gas, welches in Berührung mit einem entzündeten Körper verbrennt.

Dieser einfache Versuch gibt beständig dasselbe Resultat; er beweist, wie erwähnt, daß ein bedeutender Druck die Entwickelung schlagender Wetter nicht verhindert.

Nach sechs Monaten, und wahrscheinlich noch früher, ist aber diese Entwickelung so vollständig, daß die Steinkohle selbst bei einer Temperatur von 300° C. kein Kohlenwasserstoffgas mehr ausgibt.

Aus diesen Beobachtungen darf man wohl folgern, daß die Gase, welche sich aus den in freier Luft befindlichen Kohlen entwickeln, die nämlichen sind, wie die beim Erhitzen auf 300° aus denselben erlangten.

Das Kohlenwasserstoffgas ist aber nicht der einzige Bestandtheil, welchen die in Gruben mit schlagenden Wettern gewonnenen Steinkohlen beim Liegen an freier Luft verlieren; der fette Stoff, welcher die Kohksbildung beim Erhitzen der Kohlen erleichtert, verschwindet, wenn nicht gänzlich, wenigstens zum Theil.

Sehr fette (backende) Kohlen, welche etwa sechs Monate lang der Einwirkung der Luft ausgesetzt blieben, gaben beim Verkohlen im Großen nur mehr unvollkommene Kohks, während man in denselben Oefen aus frischgeförderten Kohlen von demselben Flötze vortreffliche Kohks erhielt.

Die Analogie, welche unter den gasförmigen Producten stattfindet, die sich beim langen Liegen der Kohlen an der Luft, oder durch Einwirkung der Wärme bei einer Temperatur unter 300° entwickeln, ist auch hinsichtlich der flüssigen Producte nicht minder vollständig und bemerkenswerth. Alle aus Gruben mit schlagenden Wettern geförderten fetten (backenden) Kohlen hören auf sich aufzublähen und zusammenzubacken, nachdem man sie der Einwirkung einer Temperatur von 300° ausgesetzt hat; wenn man sie vor dem Calciniren (Ausglühen im verschlossenen Tiegel) in Pulver verwandelt, so findet man sie nach dem Calciniren wieder als Pulver. Die fettige Substanz verschwindet daher sowohl durch langes Liegen an der Luft, als durch Einwirkung der Wärme bei einer Temperatur unter 330°.

Dieselben Fettkohlen, ohne vorheriges Austrocknen geglüht, gaben sehr gute Kohls, mit festem Zusammenhange.

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Man wußte längst, daß die Steinkohlen, selbst die am wenigsten Schwefelkies enthaltenden, wenn sie andauernd der Luft und der Feuchtigkeit ausgesetzt blieben, einen bedeutenden Theil ihres Werthes verlieren, mögen sie nun zur Gasbereitung oder zur Verkohkung verwendet, oder auf einem Rost zur Feuerung verbrannt werden. Die von Hrn. Marsilly beobachteten Thatsachen geben aber noch nicht den Schlüssel zu dieser Erscheinung; es ist damit nur ein Schritt auf der Bahn zur Lösung des Problems gemacht.

Die Methoden, welche Hr. Marsilly bei der Analyse der Steinkohlen angewendet hat, sind im Wesentlichen dieselben, welche Hr. Regnault in seinen „Untersuchungen über die mineralischen Brennstoffe“ (Annales des Mines, 3te Reihe, Bd. XII S. 161) beschrieben hat.

Bei der Analyse der Steinkohlen hat man zu bestimmen:

das hygroskopische Wasser,

den Wasserstoff,

den Kohlenstoff,

den Sauerstoff,

den Stickstoff,

den Aschengehalt, endlich

den Kohksgehalt, d.h. den Rückstand, welchen die Steinkohlen beim Calciniren im verschlossenen Tiegel hinterlassen.

Hygroskopisches Wasser. – Es wurde durch den Gewichtsverlust bestimmt, den die pulverisirten Steinkohlen erleiden, wenn man sie bei der gewöhnlichen Temperatur im trockenen Vacuum läßt.

Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff. – Man verbrennt die auf angegebene Weise ausgetrocknete Steinkohle in einem Strom trockenen Sauerstoffes und leitet zur Vervollständigung der Verbrennung das noch gekohlte Gas durch eine zum Rothglühen erhitzte Kupferoxydschicht. Der von Marsilly angewendete Apparat besteht: 1) aus einem, mit trockenem Sauerstoffgas gefüllten Gasometer; 2) aus einer Röhre von schwerschmelzbarem Glase, welche an beiden Enden offen ist und deren eines Ende mit dem Gasometer durch Röhren mit Kali und solche mit Bimsstein in Verbindung steht; 3) aus einer Uförmigen Röhre, mit Bimsstein gefüllt, aus einer Liebig'schen Kugelröhre und einer Controlirröhre.

Die Länge der anzuwendenden Verbrennungsröhre ist nach der Beschaffenheit der zu analysirenden Steinkohlen verschieden. Während bei Kohks und magern Steinkohlen (Sinter- und Sandkohlen) eine 0,40 bis 0,50 Meter lange Röhre hinreicht, muß man bei fetten Kohlen, welche |131| mit langer Flamme brennen (Backkohlen), eine 1 Meter lange Röhre anwenden.

Man füllt die vorher sorgfältig getrocknete Röhre bis zur Hälfte mit warmem frisch geglühten Kupferoxyd.

Die Steinkohle kommt in ein kleines Platinschiffchen, das man in die Röhre einschiebt, bis es die Kupferoxydschicht berührt. Man bedeckt diesen Theil der Röhre nicht mit Folie, damit man den Gang der Operation verfolgen und sehen kann, wenn die Einäscherung vollständig ist. Man macht das Kupferoxyd rothglühend, läßt alsdann den Sauerstoff langsam durchströmen und bringt gleichzeitig einige Holzkohlen erst hinter das Platinschiffchen, und dann allmählich unter dasselbe, um eine langsame und progressive Destillation der Steinkohle zu veranlassen, ohne sie zu entzünden. Diese Vorsicht ist besonders bei Backkohlen zweckmäßig. Man erhitzt darauf das Schiffchen stärker und verbrennt die Steinkohle. Die Verbrennung erfolgt stets an dem äußersten Punkte, wo der Sauerstoff anlangt und schreitet nur nach und nach vor.

Die Operation ist beendigt, wenn man in dem Schälchen keinen glänzenden Punkt mehr gewahr wird.

Diese Methode gewährt mehrere Vortheile: so kann man die Röhre mehrmals benutzen, und die Asche wird dabei direct und genau bestimmt. Sie hat jedoch den Nachtheil, daß der in geringer Menge in den Steinkohlen vorhandene Stickstoff Salpetersäure bildet, die sich in der Röhre verdichtet, welche das durch die Verbrennung gebildete Wasser enthält. Dadurch wird die Bestimmung des Wasserstoffs etwas fehlerhaft.

Hr. v. M. hat die Menge der sich so in der Uförmigen Röhre verdichtenden Salpetersäure und den dadurch hinsichtlich des Wasserstoffes entstehenden Fehler mittelst übermangansauren Kalis zu bestimmen gesucht; er fand diesen Fehler zwischen 0,0005 und 0,001 Grm.

Bestimmung des Stickstoffs. – Im Allgemeinen wurde der Stickstoff mit dem Sauerstoff, durch Differenz bestimmt. Seine sehr geringe Menge in den Steinkohlen machte seine Bestimmung für den Zweck des Verfassers minder wichtig. Manchmal hat jedoch Hr. v. M. den Stickstoff direct bestimmt, wobei er das Peligot'sche Verfahren, als das genaueste und zugleich schnellste, anwandte.

Bestimmung der Asche und der Kohks. – Die zur Bestimmung (Verbrennung) des Kohlenstoffs und Wasserstoffs angewandte Methode ergibt, wie wir sahen, das Gewicht der Asche direct; Hr. v. M. hat sie aber stets dadurch controlirt, daß er die Steinkohle direct in einem Platinschälchen verbrannte, welches unter der Muffel eines großen Probirofens rothglühend gemacht wurde.

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In derselben Muffel wurde auch das Ausglühen der Steinkohlen vorgenommen, um das Gewicht der Kohks, welche sie liefern, zu bestimmen; dazu diente ein mit einem Deckel versehener Platintiegel, der in einen ebenfalls bedeckten Thontiegel gestellt wurde. Zwischen beide Deckel brachte man einige Holzkohlenstückchen, um das Eindringen der Luft bei der Abkühlung zu verhindern.

Zur Bestimmung der Asche und der Kohks wendete man gewöhnlich 5 Gramme Substanz an.

Hr. v. M. hat im Verlauf dieser Analysen eine sehr beachtenswerthe Beobachtung gemacht; er hat nämlich gefunden, daß wenn ein Stückchen Steinkohle auch noch so rein ist, und dem Auge noch so gleichartig erscheint, doch bei der Verbrennung die verschiedenen Theile desselben nicht gleiche Aschenmengen hinterlassen. Dasselbe gilt von den Kohks, welche Bruchstücke eines und desselben Steinkohlenblocks beim Glühen im verschlossenen Tiegel liefern, woraus folgt, daß man die Kohle sehr fein pulvensiren muß, um in einem Muster stets denselben Aschen- oder Kohksgehalt zu finden.

Der zweite und letzte Abschnitt der Marsilly'schen Abhandlung ist einer Classification der Steinkohlen gewidmet.

Er hat die Steinkohlen nach den Ländern und den Becken classificirt, und in jedem Becken hat er die, auf die industriellen Benutzungen und die Lage der Flötze begründete Classification befolgt.

In Belgien läuft das allgemeine Streichen der Flötze von Ost nach West.

Im Becken von Mons findet man im Süden die fetten Schmiedekohlen (die noch weiter südwärts vorkommenden magern Kohlen werden kaum ausgebeutet); schreitet man nach Norden vor, so kommen die harten Steinkohlen, die festen und die trockenen Flénukohlen vor.

Im Becken des Centrums trifft man im Norden Fettkohlen, und mehr nach Süden zu halbfette oder halbmagere Kohlen.

Endlich im Becken von Charleroi findet man die beiden vorhergehenden Steinkohlensorten, und ganz im Norden magere Kohlen.

Die Analysen zeigen, daß die magern Kohlen am wenigsten Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, und am meisten Kohlenstoff enthalten. Der Uebergang einer Steinkohlensorte zur folgenden, von den magern Kohlen ausgehend, ist durch eine Zunahme an Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, und durch eine Abnahme an Kohlenstoff bezeichnet; zugleich nimmt der beim Ausglühen im verschlossenen Tiegel verbleibende Rückstand constant ab, während das Verhältniß des in die flüchtigen Producte übergehenden Kohlenstoffs zunimmt.

Im Becken von Valenciennes finden sich dieselben Kohlensorten wie in Belgien, mit Ausnahme des Flénu; die Analysen ergeben ähnliche |133| Zusammensetzung für dieselben Kohlensorten; das oben aufgestellte Gesetz gilt auch hier.

Das Becken von Pas-de-Calais ist noch nicht gehörig bekannt; nach Marsilly's Analysen findet man hier die meisten belgischen Kohlenvarietäten wieder; um so wahrscheinlicher ist es, daß die Flötze dieselben Steinkohlenvarietäten, in derselben Reihenfolge von Norden nach Süden, darbieten werden.

Die gleiche Zusammensetzung der belgischen und der französischen Kohlen macht die bisherige Annahme, daß das Kohlengebirge im nördlichen Frankreich eine Fortsetzung des belgischen ist, um so wahrscheinlicher.

Nimmt man die Formation der magern Kohlen als älter wie die der übrigen Sorten an, so bestätigen die Analysen des Verfassers das von Regnault aufgestellte Gesetz, daß der Uebergang der Brennmaterialien älterer Bildung in diejenigen von neuerer Bildung durch eine Zunahme des Wasserstoffs und Sauerstoffs, und eine Abnahme des Kohlenstoffs bezeichnet wird.

In den zur Locomotivfeuerung angewendeten Kohks findet man ein schwaches Verhältniß von Wasserstoff und Sauerstoff; ihr Heizvermögen ist geringer als dasjenige der Steinkohlen. Der Verfasser hat durch zahlreiche Versuche die Wassermenge bestimmt, welche die Kohks absorbiren können, wenn man sie entweder der feuchten Luft aussetzt, oder direct mit Wasser in Berührung bringt. Er hebt auch hervor, wie wichtig es in industrieller Beziehung ist, den Aschengehalt der Kohlen zu bestimmen.

Viele Eisenbahngesellschaften stellen bei den Käufen, die sie mit den Kohlenwerksbesitzern oder den Kohlenlieferanten abschließen, die Bedingungen, daß die Wassermenge in Abzug gebracht wird, welche die trockenen Kohks enthalten, und daß deren Aschengehalt 8 Procent nicht übersteigen darf.

Seit einigen Jahren haben es die Kohksfabrikanten durch Aufbereitung der Kohlen dahin gebracht, daß die Kohks nur 6 bis 7 Proc. Asche enthalten, was die Nordbahn-Gesellschaft bestätigt, welche alle von ihr verwendeten Kohks in Beziehung auf den Wasser- und Aschengehalt genau prüfen läßt.

Vom Torf hat Hr. v. M. mehrere Abänderungen analysirt. Wie die Steinkohle, so erleidet auch der Torf bei einer Temperatur von 110° C. eine beginnende Zersetzung, welche bei einer Temperatur von 200° C. sehr merklich ist. Es kann daher sehr vortheilhaft seyn, den Torf bei 110° C. auszutrocknen, jedoch bei keiner höhern Temperatur; denn die gasförmigen Producte, die sich mit der Feuchtigkeit entwickeln, enthalten brennbare Kohlenwasserstoffe. Der in den Handel kommende Torf entwickelt beiläufig halb so viel Wärme als die Förderkohlen, und sein Preis ist nur um die Hälfte geringer, daher man letzteren zu technischen Zwecken immer den Vorzug geben wird.

Nachstehende Tabelle der Analysen gibt einen Begriff von dem Umfange der besprochenen Arbeit. Der Berichterstatter erhielt von Hrn. Marsilly eine Anzahl Exemplare der Brennmaterialien, welche in dieser Tabelle zusammengestellt sind; er hat (gemeinschaftlich mit den HHrn. Regnault und de Senarmont, welche mit ihm die Commission der Akademie bildeten) deren Bestandtheile bestimmt und seine Resultate stimmen mit denjenigen des Verfassers vollkommen überein.

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Tabellarische Zusammenstellung der von Marsilly ausgeführten Steinkohlen-Analysen.

Textabbildung Bd. 149, S. 134

Sie erschien vollständig in den Annales des Mines, 5te Reihe, 1857, Bd. XII S. 347.

A. d. Red.

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