Titel: Aubel, über die Anwendbarkeit des gebrannten Kalkes beim Hohofenbetriebe.
Autor: Aubel, Karl
Fundstelle: 1867, Band 184, Nr. XCI. (S. 427–430)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj184/ar184091

XCI. Ueber die Anwendung des gebrannten Kalkes statt des rohen Kalksteins bei dem Betriebe der Eisenhohöfen; von Ingenieur Carl Aubel.

Aus dem Berggeist, 1867, Nr. 37.

Obgleich der königl. Hütteninspector Eck auf der Königshütte in Oberschlesien58) schon im Jahre 1853 die Vorzüge des gebrannten Kalkes als Zuschlag bei der Verhüttung von Eisenerzen (wie vornehmlich: „Ersparniß an Kohks und Mehrproduction an Roheisen“) unter Hinweis auf die den gleichen Gegenstand besprechenden Aufsätze von Montefiore Levi und Emil Schmidt 59) in einer umfassenden und |428| namentlich viele praktische Resultate enthaltenden Abhandlung erörtert hat, so scheint es mir dennoch, in Anbetracht daß auf den meisten Hüttenwerken noch ausschließlich ungebrannter Kalkstein Verwendung findet, zeitgemäß, diese instructive Arbeit in Erinnerung zu bringen und meinerseits durch theoretische Berechnung die zu erzielenden Vortheile nochmals nachzuweisen.

Da das Brennen des Kalksteins im Hohofen schon bei einem Temperaturgrad von circa 800° C. erfolgt, also weit früher, als eine Einwirkung der Schlacke gebenden Bestandtheile aufeinander stattfinden kann, so muß es auch für den chemischen Proceß im Ofen selbst ganz gleichgültig seyn, ob der Kalk im rohen oder gebrannten Zustand aufgegeben werde. Da aber die Reduction der Erze bei eben angeführtem Temperaturgrad und zum Theil auch schon früher erfolgt – sey es bloß zu Eisenoxydul oder auch schon zu metallischem Eisen, sogen. Eisenschwamm, – so möchte die Anwendung von ungebranntem Kalkstein durch die Reduction der aus demselben entweichenden Kohlensäure zu Kohlenoxyd und somit durch beschleunigte Vorbereitung der Erze vortheilhafter erscheinen. Hiergegen ist jedoch zu bemerken, daß sowohl einestheils in Hohöfen stets ein Ueberschuß an diesem Gas vorhanden ist – indem die Analyse der aus der Gicht strömenden Gase selbst bei rationellem Betrieb noch mindestens 13 Proc. dem Volumen nach davon nachweist, – als auch anderntheils, daß es bisher noch nicht erwiesen ist, ob die Reduction der Erze leichter durch Kohlenoxydgas, sey es nach den Formeln:

Fe²O³ + CO = 2 FeO und CO²; Fe²O³ + 3 CO = 2 Fe + 3 CO²

oder FeO + CO = Fe + CO²

oder durch Kohlenstoff, resp. durch innigen Contact der Erze mit dem Brennmaterial nach den Formeln:

2 Fe²O³ + 3 C = 4 Fe und 3 CO²; 2 Fe²O³ + C = 4 FeO + CO²

oder 2 FeO + C = 2 Fe + CO²

bewirkt wird und in welcher Weise endlich dieselbe von der Dauer der Einwirkung und dem Temperaturgrad abhängig ist. Aus diesen Formeln ist aber auch ersichtlich, daß 1 Aequivalent Kohlenstoff bei directer Verbrennung auf Kosten des in den Erzen enthaltenen Sauerstoffs zu Kohlensäure dieselbe Reductionskraft zu entwickeln vermag, wie wenn solches zuvor aus 1 Aequivalent Kohlensäure des Kalksteins 2 Aequivalente Kohlenoxydgas – nach der Formel CO² + C = 2 CO – gebildet hätte, und weiter ist nicht nur die durch Verbrennung des Kohlenstoffs vor den Formen erzeugte Kohlensäure nach ihrer Reduction beim Hinaufsteigen in dem Ofenschacht und in Berührung mit glühenden |429| Kohlen eine Quelle für das Kohlenoxydgas, sondern es kann auch eine vielleicht gleich große Quantität davon nach beistehenden Formeln gebildet werden:

Fe²O³ + C = 2 FeO und CO; Fe²O³ + 3 C = 2 Fe + 3 CO; FeO + C = Fe + CO.

In ökonomischer Hinsicht werden aber nun durch die Anwendung von ungebranntem Kalkstein, ganz abgesehen davon, daß dadurch

  • a) das Haufwerk der Beschickung unnöthig vermehrt wird;
  • b) eine kostspielige Zerkleinerung des vor dem Brennen oft sehr harten Kalksteins erforderlich ist und hiermit auch die nothwendige gleichmäßige Vertheilung desselben auf der Beschickung erschwert wird; endlich
  • c) um dieselbe Wirkung für den Schmelzproceß zu erzielen mindestens 1/3 des Gewichts von Kalkstein mehr auf die Gicht gehoben werden muß,

noch bedeutende Verluste an Brennmaterial herbeigeführt, wie aus Folgendem ersichtlich ist:

1) Nehmen wir z.B. einen Kalkstein mit einem Gehalt an reinem kohlensauren Kalk von 90 Proc., so enthält solcher per Ctr. 39,6 Pfd. Kohlensäure, welche zu ihrer Umwandlung resp. Reduction zu Kohlenoxyd nöthig haben an Kohlenstoff = 10,8 Pfd. und wodurch entwickelt werden 2400 × 10,8 = 25920 Wärme-Einheiten.

2) Da aber ferner zur Reduction der Kohlensäure zu Kohlenoxyd per Pfd. 2400 W. E. erforderlich sind – beziehungsweise gebunden werden, – so beträgt dieß für 39,6 Pfd. Kohlensäure 39,6 × 2400 = 95040 W. E., und da weiter

3) die durch Reduction der Kohlensäure und hierzu nothwendig gewesene Oxydation von 10,8 Pfd. Kohlenstoff resultirende Menge von 50,4 Pfd. Kohlenoxyd noch auf die Temperatur von etwa 350° C., mit welcher die Gase aus der Gicht entweichen, gebracht werden muß, so gehen noch ferner verloren:

spec. Wärme des Kohlenoxyds = 0,2479 × 350 × 50,4 = 4373 Wärme-Einheiten.

Der gesammte Wärmeverlust beträgt demnach per Ctr. ungebrannten Kalksteins: (95040 + 4373) – 25920 W. E. = 73493 W. E., mithin Kohlenstoffverlust 73493/2400 = 30,62 Pfd., während bei rationellem besonderen Brennen des Kalksteins 1/5 bis höchstens 1/4 vom Gewicht desselben an Steinkohlen, also per Ctr. nur 20–25 Pfd. erforderlich sind. Rechnen wir weiter obige 30,62 Pfd. Kohlenstoff zu |430| 34,8 Pfd. Steinkohlen (von 88 Proc. Kohlenstoffgehalt), so beträgt die durch Anwendung von gebranntem Kalkstein beim Hohofenproceß erzielte Kohlenersparniß per Ctr. 9,8 bis 14,8 Pfd. Bei einem Durchsetzquantum von 900 Ctr. Erz per 24 Stunden, die einen Zuschlag von 25 Proc. Kalkstein erfordern, würde somit eine Ersparniß von 22,05 bis 33,3 Ctr. Steinkohlen erreicht werden.

Wenngleich es vorzuziehen ist, den Kalkstein auf dem Hüttenwerke selbst zu brennen, um durch raschen Verbrauch dem Anziehen von Feuchtigkeit etc. zu begegnen, so möchte doch, falls die Steinkohlen am Bruche billiger zu beschaffen sind, auch hier das Brennen vortheilhafter erscheinen, indem dadurch das Gewicht für den Transport auf mindestens 2/3 herabgesetzt würde.

Die Anwendung von ungebranntem Kalkstein läßt sich unseres Ermessens nur in folgenden Fällen rechtfertigen:

1) wenn man die in Folge dessen auch an Kohlenoxyd reicheren Gichtgase durch eine Gasabfang-Vorrichtung außer zur Winderhitzung noch zu Kesselfeuerungen etc. verwenden kann;

2) wenn die zur Verhüttung kommenden Erze mulmiger oder ockeriger Natur sind, sich also bei ihrem Niedergang im Ofenschaft fest aufeinander legen und somit von den im Ofen aufsteigenden Gasen nur unvollkommen durchdrungen werden, weil dann das aus der Kohlensäure des Kalksteins in der Beschickung selbst entstandene Kohlenoxyd direct eine bessere Reduction der Erze vermitteln wird.

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Polytechn. Journal Bd. CXXX S. 349.

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Polytechn. Journal Bd. CXIX S. 353.

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