Titel: Schinz, über directe Darstellung des Eisens und des Stahles aus den Erzen.
Autor: Schinz, C.
Fundstelle: 1869, Band 193, Nr. LIX. (S. 222–226)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj193/ar193059

LIX. Die directe Darstellung des Eisens und des Stahles aus den Erzen; von C. Schinz.

Die directe Methode der Darstellung des Eisens aus den Erzen ist in der That die ursprüngliche, und der Umweg zuerst Gußeisen darzustellen viel neueren Ursprunges.

Diese ursprüngliche Methode ist jedoch nur unter der Bedingung anwendbar, daß man es mit sehr reinen Erzen zu thun hat, und selbst dann ist dieselbe nicht ökonomisch, daher die Einführung des Hohofens ein wirklicher und großer Fortschritt war.

Ich bin weit entfernt zu behaupten, daß die directe Darstellung des Eisens oder des Stahles nicht auch ökonomisch und technisch ausführbar sey; aber dieß ist weder bei dem von Clay im Jahre 1837 eingeschlagenen Wege, noch bei den Verfahrungsarten seiner Nachfolger Renton, Chenot, Yates, Gurlt, Roger, Siemens und der neuesten Methode von Ponsard und F. E. Boyenval irgendwie erreichbar.

Unter allen Umständen, bei der directen Methode sowohl als bei der indirecten, muß das Eisenoxydul (Fe²O³) in den Erzen zuerst reducirt werden.

In meinen „Documenten betreffend den Hohofen“ (Berlin, 1868, Verlag von Ernst und Korn) habe ich dargethan, daß das Kohlenoxydgas, welches zur Reduction verwendet wird, wenigstens bei rationellem Betriebe, eben so viel Kohlenstoff enthält, als zur nachherigen Schmelzung des reducirten und mehr oder weniger gekohlten Eisens erforderlich ist, ja daß behufs der Schmelzung man sogar mit weniger Kohlenstoff ausreichen würde als zur Reduction nothwendig ist.

Bei weniger rationellem Betriebe wird ein Theil des in den Erzen enthaltenen Eisens erst in der Schmelzzone durch festen Kohlenstoff reducirt, wobei ein ökonomischer Vortheil erzielt wird, jedoch nur auf Kosten der Qualität des Productes, daher derselbe nicht berechtigt ist.

Die Reduction durch festen Kohlenstoff kann aber auch und sogar sehr rasch stattfinden, ohne daß dadurch die Qualität des Eisens benachtheiligt wird, aber die Bedingung, unter welcher dieses möglich ist, ist die, daß das Erz zu feinem Pulver gepocht und innig mit festem Kohlenstoff gemengt wird; versucht man hingegen das Erz nur gröblich zu pochen, so dauert die Reduction außerordentlich lang, wie Clay erfahren hat, und der Brennstof-Aufwand, um das Erz auf der erforderlichen |223| Temperatur zu erhalten, wird so groß, daß eine solche Reduction dadurch ganz unökonomisch wird. Im ersteren Falle wird das Pochen zu feinem Pulver so viel kosten, daß das Endresultat ebenfalls unökonomisch ist.

Im günstigsten Falle wird also die Reduction des Erzes beinahe eben so viel kosten als die Darstellung des Gußeisens, und der Unterschied ist nur der, daß man das reducirte Eisen nicht stark zu kohlen braucht, um es nachher durch Reagentien im geschmolzenen Zustande zu affiniren.

Der Brennstoff-Aufwand zum Schmelzen des reducirten Eisens im Flammofen ist eben so groß als derjenige, welcher zum Puddeln des Roheisens erforderlich ist, nämlich 1 Kil. Steinkohle per 1 Kil. Eisen (s. meine Abhandlung „über den Stahl-Schmelzofen für das Martin'sche Verfahren“).75) Ueberdieß sind die zum Schmelzen von Eisen verwendeten Flammöfen von sehr kurzer Dauer, wodurch nicht nur der Betrieb sehr gestört wird, sondern auch die Kosten in sehr bedeutendem Verhältnisse vermehrt werden.

Es geht daraus hervor, daß alle bisher vorgeschlagenen Methoden der directen Darstellung des Eisens, der ersten Anforderung, derjenigen der Oekonomie nicht entsprechen. Auch ist es nicht wahrscheinlich, daß durch die directe Methode ein besseres Product erzielt wird als durch das indirecte Verfahren, sondern die Qualität desselben wird stets von der Qualität der verwendeten Erze abhängig bleiben.

Untersuchen wir nun die Verfahrungsarten, welche einerseits W. Siemens und andererseits Ponsard und Boyenval zur directen Darstellung von Eisen und von Stahl vorschlagen.

Nach seinem ersten Patent vom 21. August 1867 bringt Siemens senkrecht über der Vertiefung des Flammofen-Herdes, welche das geschmolzene Metall enthält, zwei gußeiserne Röhren an, von circa 0,3 Met. innerem Durchmesser und circa 1,33 Met. Höhe, die er mit dem Eisenerze anfüllt und welche die Reductions- und Vorwärmzone im Hohofen repräsentiren. Um die Reduction des Erzes zu bewirken, leitet er einerseits durch ein concentrisches Rohr Generator-Gase in die Mitte des Erzes, andererseits erwärmt er die Reductionsröhren von außen durch eine hinreichende Quantität von Verbrennungsproducten, welche dem Flammofen entnommen sind.

Der Brennstoff Aufwand zur Reduction des Erzes ist daher hier noch größer als im Hohofen, weil die Reductions-Schachte dem Schmelzofen Wärme entziehen müssen, um von außen erwärmt zu werden.

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Aber auch abgesehen von diesem ersten Punkt, welcher gegen die Oekonomie verstößt, würde ein solcher Apparat seinem Zwecke keineswegs entsprechen.

In meinen „Documenten betreffend den Hohofen“ habe ich (Artikel 25 und 27, S. 82 und 89) gezeigt, daß in einem Hohofen von Seraing, welcher stündlich 546 Kil. Roheisen liefert, eine Vorwärmzone von 31,4 Kub. Met. und eine Reductionszone von 27,7 Kub. Met. Inhalt vorhanden ist, daß aber nur die Hälfte der 546 Kil. Roheisen wirklich reducirt wird, da man jenen Ofen so beschickte, daß die andere Hälfte des Roheisens aus Puddelschlacken geliefert wurde.

Um also per Stunde so viel Erz zu reduciren, als für 273 Kil. Roheisen per Stunde erforderlich ist, war ein Zonen-Volumen von 31,4 + 27,7 = 59,1 Kub. Met. nothwendig; nun haben die Siemens'schen Reductions-Röhren zusammen circa 0,208 Kub. Met. Inhalt und würden, unter der Voraussetzung daß sich das Erz verhalte wie dasjenige in Seraing, per Stunde 0,96 Kil. Eisen reduciren können. Wenn nun auch leichter reducirbare Erze verwendet würden, kurz wenn alle Mittel zur Anwendung kämen, um die Reduction möglichst schnell zu bewerkstelligen, so würde die Quantität des per Stunde reducirten Eisens doch nur ein Tropfen in das Meer seyn, welches unter den Reductionsröhren liegt und mindestens 1000 Kil. Metall enthalten soll.

Trotz der sinnreichen Art, in welcher Siemens das gegebene Problem zu lösen gesucht hat, ist und bleibt der ganze Apparat ein bloßes Phantasiegebilde.

Siemens scheint aber selbst mit dieser Lösung des Problemes nicht zufrieden zu seyn, denn am 10. Juni 1868 hat er ein neues Patent genommen, in welchem der beschriebene Apparat wesentlich modificirt ist.

Die Reductions-Gefäße sind bei demselben horizontal, jedoch etwas gegen die Mitte des Flammofens geneigt angeordnet; dieselben bestehen in 1,62 Met. langen Trommeln von 0,7 Met. äußerem Durchmesser, außen metallisch verkleidet. Diese Trommeln liegen auf Frictionsrollen, durch welche sie beständig aber langsam um ihre Achse gedreht werden. Das Erz wird an dem höher gelegenen Ende durch eine Art Trichter continuirlich in die Trommel gefüllt und ebenso am niedrigeren Ende, wo es reducirt ankommen soll, in den Flammofen entleert.

Das zur Reduction dienende Generator-Gas tritt am höher gelegenen Ende in die Trommel ein; am niedrigeren Ende strömt es in umgekehrter Richtung in eine große Anzahl kleiner Canäle ein, welche an der Trommelwandung liegen. In diesen Canälen soll nun das Gas verbrannt werden, indem durch Oeffnungen in der metallenen Umhüllung |225| Luft eintreten kann, wodurch das Erz im Inneren der Trommel erwärmt wird.

Der innere Durchmesser der Trommel ist 0,4 Met., somit der Inhalt des Ringes, welcher mit Erz erfüllt ist, 0,17 Quadratmeter, daher bei 1,63 Met. Länge der Trommel das Erz das Volumen 0,1754 Kub. Met. einnimmt.

Nehmen wir auch an, es können vier solche Trommeln auf einem Flammofen angebracht werden, so würde der Gesammt-Zonenraum für Vorwärmung und Reduction doch nicht größer als 0,7016 Kub. Met. werden, welcher per Stunde, den Ofen in Seraing zu Grunde gelegt, 3,24 Kil. Eisen zu reduciren vermöchte.

Der in dem neuen Patent beschriebene Apparat übertrifft daher den älteren nur in äußerst geringem Maaße, wenn man in Betracht zieht, daß ein Flammofen für 1000 Kil. Metall per Stunde nur höchstens 6 Kil. Eisen aus den Reductions-Trommeln empfangen kann.

Ponsard und F. E. Boyenval in Paris ließen sich in der letzten Zeit ebenfalls ein Verfahren patentiren, um Eisen direct aus den Erzen darzustellen. Ihr Apparat ist demjenigen ähnlich, welcher den Gegenstand des ersten Siemens'schen Patentes ausmacht, mit dem Unterschiede jedoch, daß die Erfinder die Reductions-Cylinder von Thon anfertigen und dieselben ganz auf die Sohle des Flammofens herabsenken, welche mit einem Sumpf versehen ist; ferner bewirken sie die Reduction der Erze durch festen Kohlenstoff, welchen sie den Erzen beimengen. Die Frage über die Anzahl der Reductions-Cylinder lassen sie offen. Die Reductions-Cylinder (welche nach oben hin durch das Gewölbe des Ofens reichen, um von außen zugänglich zu seyn) werden nur innerhalb des Flammofens durch die durchziehende Flamme erwärmt, können daher höchstens nur 0,3 Met. Höhe im Ofen bekommen, und deren Durchmesser wird auch nicht größer als derjenige der Siemens'schen Reductions-Gefäße gewählt werden können; 6 dieser Röhren würden daher kaum 2 Siemens'sche ersetzen und ihr Gesammt-Inhalt wäre = 0,208 Kub. Met.

Wenn das in diesen Reductions-Gefäßen befindliche Erz fein gepocht und innig mit festem Kohlenstoff gemengt ist, so läßt sich annehmen, daß die Beschickung derselben in der Zeit von einer Stunde reducirt seyn werde. Der Fassungsraum dieser Gefäße von 0,208 Kub. Met. wird circa 520 Kil. Erz von 37 1/2 Proc. enthalten und folglich in dieser Zeit 195 Kil. reducirtes Eisen liefern.

Auch diese Quantität ist noch sehr gering, und wollten die Erfinder |226| nur zerkleinerte oder gar nur größere Erzstücke verwenden, so würde sich die reducirte Eisenmenge unendlich vermindern.

Die Kosten des Pochens der Erze, sowie die geringe Dauer der Flammöfen, aus welcher Ausgaben und Betriebsstörungen erwachsen, sind also auch diesem Apparate entgegen, um eine ökonomische directe Darstellung von Eisen zuzulassen.

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Polytechn. Journal Bd. CXC S. 455; zweites Decemberheft 1868.

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