Titel: Bischof, über den verschiedenen Grad der Strengflüssigkeit der Quarzarten besonders in Verbindung mit Thonerde.
Autor: Bischof, Carl
Fundstelle: 1864, Band 174, Nr. XLIII. (S. 140–146)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj174/ar174043

XLIII. Verschiedener Grad der Strengflüssigkeit (Feuerfestigkeit) der Quarzarten, resp. der beiden Zustände der Kieselerde, besonders in Verbindung mit Thonerde; von Dr. Carl Bischof.

Bezugnehmend auf die vortreffliche Untersuchung eines der Wissenschaft unlängst entrissenen Mannes, dessen hohe Verdienste um die Chemie |141| unvergänglich sind und der so viele dankbare Schüler hinterläßt, ist es mit wohl gestattet, da ich das Glück hatte ein ganzes Jahr in seinem Laboratorium zu arbeiten, diesen Schülern mit aller Pietät mich anzuschließen. Der verstorbene Heinr. Rose legt in seiner berühmt gewordenen Abhandlung über die verschiedenen Zustände der Kieselsäure30) unter Anderem dar, daß die amorphe Kieselsäure von der Dichtigkeit 2,2 bis 2,3 und die krystallisirte von der Dichtigkeit 2,6, welche letztere nur krystallisirt oder mehr oder weniger krystallinisch dicht vorkommt, sich in ihren chemischen Eigenschaften wesentlich von einander unterscheiden.

Erstere, sagt Rose, ist in einer kochenden Lösung von Kalihydrat und von kohlensaurem Alkali in weit höherem Grade löslich als letztere; ferner wirkt auf die amorphe Kieselsäure rauchende Flußsäure heftig ein, indem sie sich damit äußerst stark erwärmt und aufbraust, während die krystallisirte Kieselsäure langsam und ruhig von derselben aufgelöst wird.

Beide Arten der Kieselerde finden sich in der Natur, die amorphe als Opal, Infusorienerde und Hyalith, und die krystallisirte bildet der Bergkrystall, der Quarz, der Amethyst, der Sandstein so wie auch der Sand, welcher gewöhnlich durch mechanische Zertrümmerung des Quarzes oder bisweilen auch durch Abscheidung in deutlich krystallisirtem Zustande entstanden ist. Im krystallinisch dichten Zustande finden wir die Kieselsäure in Chalcedon, im Chrysopras, im Hornstein, im Feuerstein.

Die chemische Verschiedenheit zwischen der amorphen und krystallisirten Kieselerde gibt sich zu erkennen, wie ich im Folgenden darzulegen versuchen werde, ebenso hinsichtlich der Schmelzbarkeit, wenn auch nicht in so unmittelbarer Weise.

Die betreffenden Schmelzversuche wurden angestellt mit folgenden natürlichen Quarzarten:

I. Quarzarten worin die Kieselsäure im amorphen Zustande ist.

1) Infusorienerde von der Lüneburger Haide. Sie ist staubartig oder besteht aus lose verbundenen Theilen von gelblichweißer Farbe, färbt ab und haftet an der Zunge; ferner wurde geprüft solche vom Berg Amiata in Toscana, welche von nahezu völlig weißer Farbe ist, und nur sehr wenig fremde Beimengungen enthält.

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Durch Digeriren mit Salzsäure wird bei beiden Proben merklich Eisen, Thonerde und Kalkerde ausgezogen.

2) Opal, gemeiner von Steinheim bei Hanau. Er ist von wachsgelber Farbe, durchscheinend und ohne fremdartige Beimengungen.

Salzsäure zieht merklich Eisen und Kalk aus.

3) Hyalith von Büdigheim bei Hanau. Ist durchsichtig, wasserhell und glasglänzend.

Durch längeres Digeriren mit Salzsäure zeigt sich in der Lösung ein wenig Eisen und sehr wenig Kalk.

II. Quarzarten worin die Kieselsäure im krystallisirten oder krystallinisch dichten Zustande ist.

4) Amethyst, weißer aus Brasilien, ohne fremde Beimengungen. Salzsäure zieht merklich Eisen und wenig Kalk aus.

5) Bergkrystall von Pfitsch in Tyrol, durchsichtiger und wasserheller ohne sichtbare Einschlüsse oder fremdartige Beimengungen.

Durch Salzsäure wird nichts ausgezogen.

6) Quarz, Milchquarz aus dem Gneiß von Volpersdorf in Schlesien. Ist durchscheinend mit einem Stich in's Graue, zeigt nur stellenweise eine gelbliche Rinde.

Salzsäure zieht aus der inneren Masse kein Eisen, aber wenig Kalk aus.

7) Quarz, krystallisirter von Ratingen. Die Krystalle sind durchsichtig, fast wasserhell, theilweise zerfressen und mit Eisenrinde überzogen.

Salzsäure zieht wenig Eisen und wenig Kalk aus.

8) Chalcedon von Kosemütz in Schlesien, wachsgelb und durchscheinend.

Salzsäure zieht merklich Eisen und wenig Kalk aus.

9) Chrysopras von ebendaher. Grünlichweiß.

Salzsäure zieht etwas Eisen, theilweise auch Nickel, und sehr wenig Kalk aus.

10) Feuerstein aus der Kreide Mährens. Sphäroidische Massen von asch- und rauchgrauer Farbe mit weißer Kalkrinde.

Bei reinen Stücken aus der Mitte herausgeschlagen, zieht Salzsäure Spuren von Eisen, aber sehr merklich Kalk (am meisten unter allen) aus.

11) Hornstein von Muffendorf bei Bonn. Weiß, an den Kanten durchscheinend. Enthält Versteinerungen, zeigt Löcher und Aushöhlungen, deren Wände eisengelb gefärbt sind.

Salzsäure zieht wenig Eisen und wenig Thonerde, aber merklich Kalk aus.

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Jede der genannten 11 Quarzarten wurde im Stahlmörser zerschlagen und in der Achatschale fein zerrieben, das Pulver mittelst kochender Salzsäure gereinigt und hierauf mit Wasser angefeuchtet. Aus diesem Pulver wurden dann kleine Cylinder oder Prismen geformt. Dieselben, sämmtlich auf eine Thonscheibe nach der Reihe gelegt und in ein Thontiegelchen aus der allerstrengflüssigsten feuerfesten Thonmasse eingeschlossen, wurden einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt, welche Gußstahlschmelzhitze wesentlich überschreitet, wobei sich ergab:

Am strengflüssigsten erscheinen der Feuerstein und Bergkrystall, die äußerlich glasig, auf dem Bruche aber körnig sind.

Hierauf folgt der Opal, der auf dem Bruche schon glasige Stellen zeigt.

Alsdann kommen die übrigen:

der Amethyst, Chalcedon, Hornstein, Hyalith, krystallisirte Quarz und Milchquarz mit einem mehr glasigen als körnigen Bruche.

Augenscheinlich am wenigsten strengflüssig verhalten sich die beiden Proben der Infusorienerde, welche unter Volumenverminderung zusammengegangen sind zu einem äußerlich völlig glasigen und auf dem Bruche sinterig-blasigen Email.

Wesentlich weniger strengflüssig dagegen und entschieden mehr verschiedenartig verhalten sich die Quarzarten, wenn sie in Verbindung mit Thonerde geglüht werden, sey es mit chemisch reiner oder auch mit natürlichem feuerfesten Thone.

So ein Theil reiner Thonerde mit der ein-, zwei-, drei- und vierfachen Kieselmenge versetzt, schmelzen die Proben, wenn die Temperatur Gußstahlschmelzhitze erreicht oder gar zu überschreiten beginnt, zusammen, und in etwas niederer Temperatur läßt sich unterscheiden:

Am leichtflüssigsten sind die Infusorienerde, dann der Hyalith und Opal, d.h. also die Gemenge der amorphen Kieselsäure mit Thonerde. Am leichtesten schmelzbar ist darunter die auch selbst sorgfältigst mittelst Salzsäure gereinigte Infusorienerde, wovon die resp. Proben bei gleichen Theilen reiner Thonerde und Infusorienerde in annähernder Gußstahlschmelzhitze – außen glasirt und innen glasig sind; bei zweifachem Zusatze von Infusorienerde erscheinen die Proben-blasig auf dem Bruche, und bei dem vierfachen – blasig-sinterig.

Merklich strengflüssiger zeigen sich die verschiedenen Gemenge der krystallisirten Kieselsäure mit Thonerde.

Unter ihnen erscheint am wenigsten strengflüssig der Amethyst, hierauf folgt der Hornstein und Chalcedon, dann der Milchquarz |144| und am strengflüssigsten verhalten sich der krystallisirte Quarz, Bergkrystall und Feuerstein.

Bei dem Bergkrystall z.B. sind die Proben mit dem einfachen Zusatze kaum glänzend außen und ist der Bruch körnig; bei dem zweifachen und noch mehr bei dem vierfachen ist der Bruch lose körnig.

Entschieden leichtflüssiger zeigt sich der Chrysopras, dessen Nickelgehalt, der durch Digeriren mit Salzsäure nicht völlig ausgezogen wird, als Flußmittel wirkt, indem ein undurchsichtiges Glas von rauchgrauer Farbe erhalten wird.

Wenn im Allgemeinen in annähernder Gußstahlschmelzhitze bei den einzelnen Quarzarten mit der Menge des Kieselerdezusatzes die Strengflüssigkeit zunimmt, so kehrt sich, wie ich schon früher dargethan, das Verhältniß in höherem Hitzegrade um, und zwar nach Vorstehendem bei der amorphen Kieselsäure zuerst und merklich später d.h. in mehr gesteigerter Temperatur, bei der krystallisirten. Selbst bei den ungereinigten Quarzarten, sofern die Beimengungen nur gering und namentlich nicht in einem größeren Eisengehalte bestehen, macht sich diese wesentliche Verschiedenartigkeit der Schmelzbarkeit geltend.

Der chemisch reinen Thonerde verhalten sich annähernd gleich die im Ganzen, abgesehen von dem Kieselerdegehalt reinen natürlichen feuerfesten Thone, wie z.B. verschiedene Versuche mit dem Halle'schen Thone, dem Chinaclay, dem hessischen etc. erwiesen.

Zur Constatirung vorstehender Resultate wurden obige Versuche noch mehrmals wiederholt mit Opal einerseits und mit krystallisirtem Quarz andererseits, beide in gleicher Weise in verschiedenen Verhältnissen versetzt mit einem Theil chemisch reiner Thonerde.

Dieselben der Gußstahlschmelzhitze ausgesetzt, waren stets die Opalproben mehr geschmolzen als die Quarzproben, und zwar erstere zur blasigen und letztere mehr zu einer dichten Masse ohne Blasen. Je feiner dabei das angewendete Opalpulver, um so mehr tritt die Blasigkeit hervor, und je grobkörniger der krystallisirte Quarz, um so mehr zeigt sich das Gemenge körnig im Feuer. Die Bestimmung eines Alkaligehaltes mittelst Flußsäure ließ in dem Opal wie in dem Quarze keine Alkalien oder höchstens nur Spuren davon nachweisen.

In einer Temperatur, die annähernd nur Gußstahlschmelzhitze erreicht, nimmt bei den Opalproben mit der Vermehrung des Opalzusatzes die Strengflüssigkeit ab; dagegen findet in der bezeichneten Temperatur bei den krystallisirten Quarzproben das Umgekehrte statt, indem der vermehrte Kieselzusatz auch die Strengflüssigkeit des Gemenges erhöht.

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Erst bei Steigerung der Temperatur bis zur völligen Gußstahlschmelzhitze ist durch vermehrten Zusatz von krystallisirtem Quarz der Grad der Strengflüssigkeit des Gemenges nicht mehr zu erhöhen.

Je nach der Qualität des feuerfesten Thones tritt indeß dieser Zeitpunkt früher oder später ein.

Das Ergebniß vorstehender Versuche, im Allgemeinen zusammengefaßt, ist somit:

1) Die verschiedenen Quarzarten, wenn sie auch vorher alle in derselben Weise gereinigt und präparirt, sind hinsichtlich der Strengflüssigkeit von einander verschieden.

Ein Unterschied zwischen der unversetzten amorphen und krystallisirten Kieselsäure gibt sich nicht oder nicht durchgängig zu erkennen; wenigstens erscheint der Opal strengflüssiger als die meisten krystallisirten Quarzarten.

2) Gemengt dagegen mit Thonerde (oder natürlichem Thon) verhält sich die amorphe Kieselerde wesentlich leichtflüssiger als die krystallisirte, ja in einer bestimmten Temperatur, in der die amorphe Kieselerde geradezu als Flußmittel auftritt, vermag die krystallisirte im Gegentheil die Strengflüssigkeit zu erhöhen.

Für die Praxis resp. Darstellung feuerfester Fabricate mittelst Kieselerdezusatzes ergibt sich demnach, daß es keineswegs gleichgültig ist, welche Quarzart man dazu verwendet und in welchem Zustande sie sich überhaupt befindet.

Je nachdem hierbei ohne eine rationelle Auswahl und Beachtung der chemischen wie der nicht unwichtigen physikalischen Verhältnisse verfahren wird, stellt sich sogar leicht statt des beabsichtigten Zweckes, statt einer mindestens relativen Erhöhung der Strengflüssigkeit das Gegentheil ein. Statt des Aufbesserungsmittels erwischt die blinde Wahl das Flußmittel.

So ist keineswegs mittelst der amorphen Kieselerde, namentlich der Infusorienerde, derselbe Erfolg in feuerfester Hinsicht zu erzielen wie bei der krystallisirten, abgesehen davon, daß erstere überhaupt unreiner vorkommt und sich hinsichtlich des chemisch gebundenen Wassers, das sie am energischsten zurückhält, ungünstiger verhält. Es möchte sich z.B. daraus erklären, weßhalb die großen Erwartungen für feuerfeste Zwecke bei Auffindung des mächtigen Lagers der Infusorienerde auf der Lüneburger Haide nicht in Erfüllung gegangen sind, wenn auch gerade |146| in entgegengesetzter Hinsicht zur Darstellung von Wasserglas dasselbe um so günstiger auszubeuten ist.

Eine wissenschaftliche Verfolgung der so wichtigen, auf die feuerfesten Thone und deren Versatzmittel begründeten Industrie anstrebend, nehme ich Erfahrungen Anderer und bezügliche Bemerkungen mit dem größten Danke entgegen. Industriellen, welche ein Interesse an derartigen Untersuchungen haben, stelle ich anheim, mit betreffende Proben zukommen zu lassen unter der frankirten Adresse: Dr. C. Bischof bei Ehrenbreitstein am Rhein.

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Poggendorff's Annalm Bd. CVIII S. 1.

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