Titel: Richters, chemisch-technische Mittheilungen.
Autor: Richters, E.
Fundstelle: 1870, Band 195, Nr. XIX. (S. 68–75)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj195/ar195019

XIX. Mittheilungen aus dem Laboratorium der Bergschule zu Waldenburg; von Dr. E. Richters.

1. Ueber die Verwendung der Steinkohlenschiefer zur Ziegelfabrication.

Vor Kurzem wurde mir eine große Anzahl (22 verschiedene Proben) Schieferthone, welche als sogen. Mittel in den Steinkohlenflötzen vorkommen, mit der Anfrage zugesandt, ob sich dieselben zur Fabrication von Ziegeln eignen würden. Da eine ähnliche Verwerthung dieser beim Grubenbetriebe durch ihre massenhafte Anhäufung außerordentlich lästig werdenden Schiefer schon vielfach angeregt worden ist, ohne indessen, |69| soviel mir bekannt, jemals in größerem Maaßstabe zur Ausführung gekommen zu seyn, so dürfte ein specielleres Eingehen auf den Gegenstand mit Berücksichtigung derjenigen Momente, welche die Möglichkeit einer derartigen Verwendung überhaupt bedingen, beziehungsweise der Gesichtspunkte welche für mich bei der Beantwortung jener Frage wesentlich maßgebend waren, nicht unzweckmäßig erscheinen.

Zunächst war es mir von Wichtigkeit, das Verhalten der Schiefer zum Wasser kennen zu lernen. – Die Schiefer waren theils mild und lettig, theils derb und steinig und nur schwierig zu zerkleinern. Die ersteren zerfielen nach kurzer Zeit im Wasser vollständig und verwandelten sich in einen zarten, nach erlangter Consistenz zwar einigermaßen knetbaren aber immerhin sehr wenig plastischen Brei. Die steinigen Stücke dagegen waren weder durch Behandlung mit kaltem noch mit warmem Wasser zum Aufweichen zu bringen; sie zerfielen nicht und zeigten sich nach wochenlanger Behandlung mit Wasser fast ebenso derb und fest wie vorher. Es lag sonach auf der Hand, daß wenn man von der Verwendung dieser steinigen Schiefer nicht Abstand nehmen wollte, was aus verschiedenen zum Theil später anzudeutenden Gründen nicht thunlich erschien, vor ihrer Verarbeitung zur eigentlichen Ziegelmasse eine durch mechanische Hülfsmittel zu bewerkstelligende Zerkleinerung stattfinden mußte, wodurch selbstverständlich die Ziegel selbst nicht unwesentlich vertheuert wurden. Die milden Schiefer konnten wohl durch bloßes Einsumpfen in eine verarbeitbare Masse verwandelt werden, nicht aber die derben und steinigen.

Der zweite Punkt, auf welchen ich meine Aufmerksamkeit richtete, war das Bindevermögen oder die Plasticität der Schiefer. Eine gewisse Bildsamkeit ist eine Eigenschaft, welche keine gute Ziegelmasse entbehren darf. Ist sie nicht in genügendem Maaße vorhanden, so besitzt der Ziegel nach dem Brennen ein sehr lockeres Gefüge, er hat nur eine sehr geringe Dichtigkeit und nimmt Wasser mit großer Begierde auf, Eigenschaften die seine baldige Zerstörung zur Folge haben. – Die Bestimmung des Bindevermögens führte ich nach dem bekannten von Bischof in Vorschlag gebrachten Verfahren aus. Die Prüfung hatte das keineswegs erwartete Resultat., daß die Plasticität der meisten festen Schiefer eine um mehrere Grade der Bischof'schen Scala höhere war, als die der lettigen, anscheinend viel fetteren. Im Ganzen erreichte die Plasticität der steinigen Schiefer, wenn die wenigen, fast sandsteinartigen Mittel ausgeschlossen wurden, die für eine gute Ziegelmasse erforderliche Höhe, was von den lettigen nicht behauptet werden konnte. Es lag daher auf der Hand, daß bei der Fabrication von Ziegeln die festen |70| Schiefer nicht ausgeschlossen werden durften, wenn man von dem Bezug eines fremden sehr plastischen Thones als zu theuer absehen wollte. Die obenerwähnten üblen Eigenschaften von Ziegeln, welche aus zu magerem Thone hergestellt worden sind, rühren daher, daß die mageren Thone beim Brennen nur in sehr geringem Maaße schwinden, und daher nicht die Eigenschaft besitzen, schon in der gewöhnlichen Hitze der Ziegelöfen ohne gleichzeitige Schmelzung zu einer festen Masse zusammen zu fritten. Plasticität und Schwindung eines Thones sind zwei in Wechselbeziehung und in einem geraden Verhältnisse zu einander stehende Eigenschaften. Die Annahme, daß die Plasticität eines Thones in erster Reihe abhängig sey von seinem Gehalt an Thon – im chemischen Sinne und als Gegensatz des mechanisch beigemengten Sandes aufgefaßt – ist ebenso irrig als weit verbreitet. Es kommen viele Thone vor, welche nur zu 30 Proc. aus wirklichem Thon und im Uebrigen aus Sand bestehen, und deren Schwindung und Plasticität eine ganz außerordentliche ist, während sehr viele thonreiche Thone nur in sehr geringem Grade schwinden und binden (z.B. die meisten Kaoline und Porzellanthone). Sollen solche magere Thone zu brauchbaren Ziegeln verarbeitet werden, so bleibt nur übrig, letztere bei so hohen Temperaturen zu brennen, daß eine chemische Reaction der beiden Bestandtheile Thon und Sand und hiermit eine beginnende sich allerdings in den ersten Stadien haltende Schmelzung der Masse eintritt, wodurch diese ein eigenthümliches, fast könnte man sagen steinzeugartiges Gefüge erhält. Man wird den Unterschied richtig bezeichnen, wenn man sagt bei den plastischen und stark schwindenden Thonen werde schon durch den rein mechanischen Vorgang des Aneinanderrückens der kleinsten Theilchen des Thones eine größere Festigkeit, Undurchdringlichkeit und Cohärenz der ganzen Ziegelmasse erreicht, während diese Eigenschaften bei den wenig bindenden Thonen nur durch den chemischen Proceß der partiellen Silicatbildung erzielt werden können.

Um mir über das Verhalten der in Frage stehenden Schiefer beim Brennen ein Urtheil zu bilden, formte ich aus denselben, nachdem sie vorher mäßig fein zerrieben worden waren, kleine Probeziegel und setzte dieselben verschieden hohen Hitzegraden, nämlich der mäßigen Rothgluth eines Ziegelofens, der hellen Rothgluth eines Chamottebrennofens, und endlich, da sich die mir vorgelegte Frage gleichzeitig auf eine etwaige Feuerbeständigkeit der Schiefer bezog, der Weißgluth des Glattbrennfeuers eines Porzellanofens aus, um in letzterer Beziehung wenigstens ein vorläufiges Anhalten zu gewinnen. Es zeigten sich dabei folgende Unterschiede: In der Hitze des Ziegelofens blieben die Proben mit wenigen Ausnahmen |71| durchaus locker, zogen nach dem Glühen lebhaft Wasser an, waren mürbe und ziemlich leicht zerreiblich, und hatten überhaupt keineswegs die für eine gute Ziegelmasse erforderlichen Eigenschaften erlangt. Die Ursache dieses Verhaltens ist wie bereits bemerkt die zu geringe Plasticität der meisten der untersuchten Schieferthone. In der schon erheblich höheren Hitze des Chamotteofens waren die Proben zu festen, steinigen, sehr schwer zu zerbrechenden und theilweise mit einer ganz dünnen Flußrinde überzogenen Massen zusammengefrittet, welche Wasser kaum mehr anzogen und der feuchten Lippe nicht mehr anhafteten. Augenscheinlich hatte hier eine theilweise Einwirkung der freien Kieselsäure der Schiefer auf deren thonigen Bestandtheil stattgefunden, und diesem Processe allein war die größere Festigkeit der Masse, welche alle Eigenschaften eines guten Ziegels besaß, zuzuschreiben. Die Ausführung des Brennens bei dieser höheren Temperatur führt aber, abgesehen von dem größeren Verbrauch an Brennmaterial, mancherlei Inconvenienzen mit sich und erfordert eine ungewöhnliche Umsicht und Aufmerksamkeit; wird die erforderliche Hitze nicht erreicht, so erscheinen die Steine locker und bleiben ungaar, entgegengesetzten Falles backen sie sehr leicht zusammen und werden auf diese Weise unbrauchbar. – Dem Feuer des Porzellanofens endlich widerstanden von den sämmtlichen Schiefern nur zwei, die übrigen zerflossen mehr oder weniger vollständig. Die Fabrication brauchbarer Ziegel aus den untersuchten Schiefern hängt sonach von der Erfüllung der nachfolgenden Bedingungen ab:

1) der Mitbenutzung der festen und steinigen Schiefer (in Folge deren größerer Plasticität);

2) deren vorheriger Zerkleinerung auf mechanischem Wege, da diese durch bloßes Einsumpfen nicht zu erreichen ist;

3) einer zweckmäßigen und sorgfältigen Regulirung der Temperatur der Brennöfen, welche höher seyn muß wie die der gewöhnlichen Ziegelöfen.

2. Einfaches Verfahren zur vergleichenden Bestimmung der Backfähigkeit der Steinkohlen.

Bei der technisch-chemischen Untersuchung der Steinkohlen wird in der Regel auch deren Gehalt an verflüchtigbaren Bestandtheilen sowie das Kohksausbringen bestimmt; gewöhnlich wird auch die Beschaffenheit der bei der Untersuchung erhaltenen Kohks berücksichtigt, und die Kohle hiernach als Back-, Sinter- oder Sandkohle bezeichnet. Bekanntlich ist aber das Verhalten ein und derselben Kohle beim Verkohken je nach der Ausführung des letzteren sehr verschieden. Wird die Kohle rasch und bei hoher Temperatur erhitzt, so sind die Kohks stets weniger geflossen, als wenn die Verkohkung allmählich und bei niederer Temperatur |72| vorgenommen wird. Handelt es sich daher um eine vergleichende Bestimmung der Verkohkbarkeit – soweit diese sich durch Versuche im Kleinen überhaupt feststellen läßt – verschiedener Kohlen, so müssen die einzelnen Proben unter möglichst gleichen Verhältnissen ausgeführt werden; namentlich ist darauf zu achten, daß die Gasflamme des Bunsen'schen Brenners – falls ein solcher, wie es meistens geschieht, benutzt wird – immer dieselbe Höhe und den gleichen Umfang hat, weßhalb man sich auch zu den betreffenden Versuchen am besten stets ein und desselben Brenners bedient. Die oben angeführten Bezeichnungen „Back-, Sinter- und Sandkohlen“ sind indessen immerhin außerordentlich schwankend, und ist für dieselben gewöhnlich lediglich das durchschnittliche Verhalten der Kohlen desjenigen Revieres, dem die untersuchten angehören, maßgebend; so erklärt es sich, daß z.B. in dem sehr stark backende Kohlen fast vollständig entbehrenden Reviere von Oberschlesien manche Kohle als backend gilt, welche in Niederschlesien nur noch als Sinterkohle bezeichnet werden würde.

Es erschien mir daher die Ermittelung eines Verfahrens, welches die vergleichende Bestimmung der Backfähigkeit verschiedener Steinkohlen auch unter der Bedingung ermöglicht, daß die Bestimmung selbst von verschiedenen Personen und an verschiedenen Orten ausgeführt werde, immerhin wünschenswerth. Bei der Untersuchung der Steinkohlen Niederschlesiens bediente ich mich zu dem gedachten Zwecke der nachfolgend beschriebenen Methode, welche mir überhaupt einer allgemeinen Anwendung fähig erscheint, da sie für den Vergleich selbst einen ganz bestimmten Zahlenausdruck gewährt. Dieselbe geht davon aus, daß die Backfähigkeit einer Steinkohle zunimmt mit der Menge irgend eines unschmelzbaren Körpers, mit welcher sie beim Verkohlen zu einer Masse von bestimmter Cohärenz und Festigkeit zusammenzuschmelzen vermag:

1 Grm. der zu prüfenden fein zerriebenen und lufttrockenen Kohle wird mit fein geschlämmtem Quarzpulver, wie man es z.B. von den Glasurmühlen der Porzellanfabriken erhält, innig gemischt. Das Gemenge wird in einen ca. 3 Centimeter hohen und weiten Platintiegel lose eingetragen, und bei aufgelegtem Deckel mittelst der Flamme eines einfachen Bunsen'schen Brenners, welche bis zur äußersten Spitze eine Höhe von ca. 18 Centimeter hat, so lange erhitzt, als noch mit leuchtender Flamme brennbare Gase entweichen. Der Tiegel wird dabei so tief in die Flamme eingesenkt, daß sein Boden etwa 6 Centim. von der Mündung des Brenners entfernt ist. Sobald die Gasentwickelung beendet ist, wird der Kohkskuchen vorsichtig auf ein Eisenblech gebracht, so daß er mit seinem unteren Theil auf demselben ruht. Auf den Kuchen |73| wird nun behutsam ein Gewichtsstück von 1/2 Kilogrm. gesetzt; entweder wird derselbe bei dieser Belastung zerdrückt werden, oder er wird dem Drucke widerstehen und ganz bleiben. Im ersteren Falle wird der Versuch mit einer geringeren, im anderen mit einer größeren Menge Quarzpulver und zwar so lange wiederholt, bis der Kuchen im Stande ist, noch gerade das Gewicht zu tragen, ohne zerdrückt zu werden. Die Menge des angewandten Quarzpulvers, welche man bei den einzelnen Versuchen um 0,1 Grm. vermehrt oder vermindert, dient nun als Maaßstab für die Backfähigkeit der Kohle. Sehr stark backende Kohlen – die vorzüglichsten Kohkskohlen des hiesigen Revieres – bedurften auf 1 Grm. 2,8 Grm. Quarz (Backfähigkeit = 2,8), ehe der auf die angegebene Weise erhaltene Kohkskuchen so mürbe war, daß er dem Drucke von 1/2 Kilogrm. kaum widerstehen konnte. Die Menge des Quarzes nahm dann ab bis zu 0,8 Grm., bei welcher nach Maaßgabe der hier üblichen Bezeichnungen die Sinterkohlen beginnen; sie sinkt dann stufenweise immer mehr, bis sie gleich Null wird, womit dann die eigentlichen Sandkohlen beginnen.

3. Den Schwefelgehalt des Roheisens betreffend.

Von der Verwaltung eines bei Waldenburg gelegenen Eisenhüttenwerkes erhielt ich vor einiger Zeit eine Hohofenschlacke, welche sich einerseits durch ihre starke Basicität, andererseits durch einen auffallend großen Gehalt an Schwefelcalcium auszeichnete. Sie enthielt:

42,53 Proc. Kalk.
5,93 „ Magnesia,
0,22 „ Eisenoxydul,
0,04 „ Manganoxydul,
13,28 „ Thonerde,
33,18 „ Kieselsäure,
5,90 Proc. Schwefelcalcium (= 2,62 Proc. Schwefel).

Die Schlacke war krystallinisch, von weißgrauer Farbe, zerfiel auffallenderweise nicht an der Luft, hatte einen deutlich hepatischen Geschmack und roch beim Zerreiben wahrnehmbar nach Schwefelwasserstoff. – Da der Sauerstoff der Thonerde, der Monoxyde und der Kieselsäure in dem Verhältniß von 6 : 14,02 : 17,04 steht, so entspricht die Zusammensetzung annähernd der Formel 7 (2 RO, SiO²) + 2 (R²O³, SiO²). Die große Menge des in der Schlacke enthaltenen Schwefels veranlaßte mich auch das mit derselben erblasene ziemlich feinkörnige graue Roheisen zu untersuchen. Dasselbe enthielt:

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93,631 Proc. Eisen,
4,021 „ Kohlenstoff,
Graphit,
0,791 „ Mangan,
0,961 „ Silicium,
0,246 „ Phosphor,
0,079 „ Schwefel.
–––––––
99,729

Der Schwefelgehalt des Roheisens ist sonach zwar kein ganz geringer, geht aber auch nicht über die gewöhnlichen Grenzen hinaus, selbst wenn man die bedeutenden Schwefelmengen mancher schottischer Roheisensorten – nach Gurlt zwischen 1,14 und 2,51 Proc. schwankend – als Abnormitäten unberücksichtigt läßt.

Die obige Mittheilung bietet vielleicht insofern ein specielleres Interesse, als in neuerer Zeit die Verhüttung der beim Abrösten der Schwefelkiese verbleibenden Abbrände, deren Schwefelgehalt meistens nicht über einige Procent hinausgeht, ernstlich in Erwägung gezogen wird. Sie zeigen, daß es bei genügender Basicität der Schlacke möglich ist, auch aus sehr schwefelreichem Material ein hinreichend schwefelfreies Roheisen zu erzeugen.

4. Analyse einer sogen. Eisensau.

Von dem Kupferhüttenwerke „Stilles Glück“ bei Jauer in Schlesien erhielt ich vor einiger Zeit ein Stück einer sogen. Eisensau zur Untersuchung zugeschickt. Dieselbe war beim Niederschmelzen ziemlich armer, der Zechsteinformation angehörender Schiefer gewonnen worden, welche vorwiegend aus Thon mit viel kohlensaurem Kalk bestehen und ihr Erz als kohlensaures Kupferoxyd (Malachit und Lasur) enthalten. Die Ofensau war sehr feinkörnig, von fast silberweißer Farbe, ziemlich zähe und schwierig im Diamantmörser zu Zerkleinern. Spec. Gew. = 7,361. Sie enthielt:

90,041 Proc. Eisen,
5,343 „ Kupfer,
0,666 „ Kobalt,
Spur „ Nickel,
0,013 „ Arsen,
1,644 „ Silicium,
1,464 „ Phosphor,
0,404 „ Schwefel,
0,723 „ Kohlenstoff (gebunden).
––––––––
100,298

Molybdän, sonst ein gewöhnlicher Bestandtheil der Ofensauen, |75| und in denen der Mansfelder Werke bis zu 28 Proc. enthalten, war nicht nachzuweisen. Zur Analyse bemerke ich Folgendes, die Bestimmung des Schwefels betreffend. Dieselbe wurde nach der vortrefflichen, von Gintl vor einiger Zeit mitgetheilten Methode13) ausgeführt, welche sich nicht nur durch Correctheit der Resultate und verhältnißmäßig leichte Ausführbarkeit auszeichnet, sondern in dem vorliegenden Falle auch als die beinahe ausschließlich anwendbare erschien. Sieht man nämlich von dem älteren Verfahren, sowie dem von Nicklès angegebenen, welche bekanntlich auf der Fällung von BaO, SO³ aus der Auflösung des Metalles in Königswasser resp. Brom beruhten, als wenig genau ab, so bleibt außer der genannten nur noch die Methode von Lippert übrig, deren Anwendung aber in dem vorliegenden Falle nicht nur wegen des bedeutenden Kupfergehaltes des Metalles bedenklich erschien, sondern sich auch deßhalb verbot, weil das Metall anfangs nur sehr langsam und nach einiger Zeit gar nicht mehr von Salzsäure angegriffen wurde.

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Polytechn. Journal, 1868, Bd. CXC S. 113.

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