Titel: | Ueber mehrere das Eisenhüttenwesen und die Benüzung der gasförmigen Brennstoffe betreffende Abhandlungen des Hrn. Ebelmen; ein der franz. Akademie der Wissenschaften von Hrn. Chevreul erstatteter Bericht. |
Fundstelle: | Band 94, Jahrgang 1844, Nr. XIII., S. 44 |
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XIII.
Ueber mehrere das Eisenhüttenwesen und die
Benüzung der gasförmigen Brennstoffe betreffende Abhandlungen des Hrn. Ebelmen; ein der franz. Akademie
der Wissenschaften von Hrn. Chevreul erstatteter Bericht.
Aus den Comptes rendus, Jul. 1844, Nr.
1.
Chevreul, über mehrere das Eisenhüttenwesen betreffende
Abhandlungen des Hrn. Ebelmen.
Bekanntlich liefert das mit Zuschlägen im Hohofen ausgeschmolzene Eisenerz das
Roheisen, das im Frischfeuer oder im Puddelofen behandelte Roheisen aber das
Stabeisen, und lezteres muß, um unter dem Hammer, in Walzwerken etc, verarbeitet
werden zu können, vorher in besondern Oefen erhizt werden.
Da diese Operationen andauernde große Hize erfordern und der Verbrauch an Eisen durch
die neuen Bedürfnisse der menschlichen Gesellschaft sich täglich steigert, so ist
daraus zu ersehen, wie nothwendig es ist, dieses Metall mit möglichst geringem
Aufwand an Brennmaterial zu gewinnen und zu verarbeiten. Man bedenke nun, welche
ungeheure Menge Wärme sich mit den Gasen der Hohöfen, der Frischherde und Puddelöfen
entwikelt, man betrachte die Mühe, welche man sich gegeben und noch jezt täglich
gibt, um diese verlorene Wärme auf verschiedene Weise, vorzüglich aber wieder zur
Bearbeitung des Eisens zu verwenden und die Eisenhüttenkunde wird uns in einer neuen
Gestalt erscheinen, entweder indem man die Gase bestmöglich zu verwenden oder durch
die genaue Erforschung ihrer Zusammensezung unsere Theorien von der Reduction des
Erzes in Roheisen und des Roheisens in Stabeisen zu vervollständigen sucht.
Die Wichtigkeit der auf nüzliche Verwendung der Hohofengase gerichteten
Untersuchungen ist also unwiderleglich dargethan; die bisherigen Versuche, diesen
Zwek zu erreichen, betrafen hauptsächlich:
1) die Verwendung der Gase von mit Holzkohlen betriebenen Hohöfen;
2) die Verwendung der Gase von mit Holzkohlen betriebenen Frischherden;
3) die Verwendung der Gase von mit Kohks betriebenen Hohöfen;
4) die Verwendung der Gase von mit Steinkohlen betriebenen Puddelöfen;
5) die Verwendung der Gase, welche aus festen Brennmaterialien von nur geringem Werth
gewonnen werden können.
Am 28. März 1842 erstattete ich der Akademie Bericht über die den ersten Gegenstand, die die Anwendung der Gase von mit
Holzkohlen gespeisten
Hohöfen betreffenden Untersuchungen des Hrn. Ebelmen
Polytechn. Journal Bd. LXXXV S.
33.; ich gab die Verfahrungsweisen an, wie er sie aus den verschiedenen Theilen
des Ofens schöpfte, die von ihm gefundene Zusammensezung derselben und die Schlüsse,
zu welchen er hinsichtlich ihrer Anwendung als Brennmaterial gelangte. Endlich
führte ich die Resultate einiger von ihm hinsichtlich des fünften Gegenstandes (der Umwandlung fester Brennmaterialien von geringem
Werthe in brennbare elastische Flüssigkeiten) angestellten Untersuchungen an. Die
Akademie forderte den Verf. auf, seine schäzbare Arbeit fortzusezen und in Folge
dieser Aufforderung und eines zweiten von dem Unterstaatssecretär der Staatsbauten,
Hrn. Legrand, ihm gewordenen Auftrags, wurden neue
Untersuchungen unternommen, welche nicht weniger als vier Abhandlungen umfassen,
nämlich:
1ste Abhandlung. – Untersuchungen über die Zusammensezung der aus den
Frischherden sich entwikelnden Gase;
2te Abhandlung. – Untersuchungen über die Erzeugung und Anwendung der
brennbaren Gase zu metallurgischen Zweken;
3te Abhandlung. – Untersuchungen über die Verkohlung des Holzes;
4te Abhandlung. – Untersuchungen über die Zusammensezung der bei den
Eisenhütten-Operationen etc. erzeugten Gase.Ein Auszug der drei ersten Abhandlungen wurde im polytechnischen Journal Bd. LXXXVIII S. 280 und die vierte
Abhandlung Bd. XCII S. 297 mitgetheilt.
In dem über diese Abhandlungen zu erstattenden Berichte werde ich nicht die
chronologische Ordnung befolgen, wie sie der Akademie übergeben wurden; ich werde
denselben vielmehr in fünf, den bezeichneten fünf Hauptgegenständen der
Eisenhüttenkunde entsprechende Paragraphen abtheilen und jedem derselben Alles
anzuknüpfen suchen, was für die Theorie der metallurgischen Processe von Belang
ist.
§. I. Ueber die Anwendung der
Gase von mit Holzkohlen betriebenen Hohöfen und die Theorie der Reduction des
Eisenerzes.
Da die Anwendung der Gase von mit Holzkohlen betriebenen Hohöfen und die aus der
Zusammensezung solcher, aus den verschiedenen Theilen des Ofens geschöpften Gase
abgeleitete Theorie der Reduction des Eisenerzes, den Gegenstand meines frühern
Berichtes (polytechn. Journals Bd. LXXXV S.
33) ausmachte, so beziehe ich mich lediglich auf denselben.
§. II. Ueber die Zusammensezung
und Anwendung der aus den Frischherden sich entwikelnden Gase und die Theorie
des Roheisenfrischens mittelst Holzkohlen.
Die Verwandlung des Roheisens (der Gänse) in Stabeisen mittelst Holzkohlen, durch das
Verfahren in der Comté (procédé comtois), kömmt höher zu stehen, als das Verfrischen
in mit Steinkohlen gespeisten Puddelöfen; da man sich aber dieses Verfahrens wegen
der bessern Qualität des Products noch immer bedient, so begreift man die
Wichtigkeit aller auf die Verminderung der Kosten bei seiner Ausführung zielenden
Untersuchungen und somit auch die Nothwendigkeit, alle Umstände dieses Processes
kennen zu lernen, um sie unter eine Theorie zu bringen, wodurch wir die
Manipulationen des Frischers zu erklären und zu beurtheilen vermögen, ob der
Brennmaterial-Verbrauch der möglichst vortheilhafte ist.
Hr. Ebelmen verfolgte diesen doppelten Zwek; ehe ich aber
sage, wie er ihn erreichte, muß ich auseinandersezen, auf welchem Standpunkt die
Theorie des Eisenfrischens mittelst Holzkohlen war, als er sich damit zu
beschäftigen anfing.
A.Das Verfrischen des Roheisens mittelst Holzkohlen vom
theoretischen Gesichtspunkte aus betrachtet. – Ein
Comté-Frischherd (forge comtoise oder foyer d'affinerie comtois) ist eine gußeiserne,
horizontale, prismatische Höhlung mit rechtwinkliger Basis, welche von vier,
ebenfalls gußeisernen verticalen Wänden begränzt ist, in welcher Holzkohlen
verbrannt werden, um durch die Hize zwei Zweke zu erreichen: 1) die Entkohlung (Entkohlenstoffung) des Roheisens; 2) die Erhizung des durch diese Entkohlung erzeugten Stabeisens, welche nöthig ist, um alle Theile des Metalls
zusammenzuschweißen, es zu schmieden und in Stangen zu streken.
Die Verbrennung geschieht in einem Frischherde mittelst kalter oder warmer
atmosphärischer Luft, welche durch eine oder zwei Formen einströmt, die durch jene
ihrer verticalen Wände gehen, welche Formzaken genannt wird. Ist der Frischherd 0,25
Meter tief, so befindet sich die Mündung der einen Form 0,215, die der andern 0,228
M. vom Boden entfernt. Da die Luftströme beinahe in horizontaler Richtung gehen, so
muß natürlich eine bedeutende Menge Brennmaterials unter denselben von ihnen
unberührt bleiben. Andererseits begreift man, daß wenn der Frischherd mit Kohle
beschikt ist, welche einen ungefähr 0,35 bis 0,40 Meter diken Haufen oberhalb der
Formen bildet, die durch die unmittelbare Verbrennung der Kohle erzeugte Kohlensäure
sich in Kohlenoxyd umwandeln kann, wenn die Temperatur dieß gestattet, und daß durch dieses brennbare
Gas sich aus dem Frischherde Wasserstoffgas entwikeln kann in Folge der Zersezung
des Wasserdampfs durch den Kohlenstoff und der Destillation, welcher die Kohle
unterliegt, ehe der Sauerstoff der Luft an sie gelangt. Aus allem diesem ist
folglich zu schließen auf einen großen Wärmeverlust bei einem
Frischherde, wenn die Wärme der bei sehr hoher Temperatur sich daraus
entwikelnden Gase nicht benuzt wird und man nicht auch zu gleicher Zeit das in
ihnen enthaltene Kohlenoxyd- und Wasserstoffgas mittelst atmosphärischer
Luft verbrennt.
Ehe wir nun weiter gehen, haben wir in einem mit Roheisen und Holzkohlen beschikten
Herde drei verschiedene Regionen zu unterscheiden, nämlich den mittlern Theil, in welchem durch das Zusammenstoßen der Luft mit dem
Brennmaterial die Verbrennung vor sich geht; den untern
Theil, wo keine die Verbrennung bewirkende Atmosphäre vorhanden ist, und
den obern Theil, welcher von Kohle und sauerstofffreien
Gasen eingenommen wird; die Gränzen dieser Regionen haben aber nicht jene
Beständigkeit wie die ihnen entsprechenden drei horizontalen Gränzflächen, in welche
man sich das Innere des Hohofens abgetheilt denken kann. Denn bei den Hohöfen ist
die absteigende Säule, welche aus dem Brennmaterial, dem Erz und dem Zuschlag
besteht, von beträchtlicher Länge und so zu sagen unveränderlich, und der
verbrennende Wind ist in der Regel von constanter Geschwindigkeit; im Frischherde
hingegen ist die Höhe der Kohlenschicht, welche, wie die absteigende Säule des
Hohofens vor den Formen zum Verbrennen kommt, im Verlaufe der Operation sehr
veränderlich, und dasselbe ist auch bei der Geschwindigkeit des Windes der Fall;
bedenkt man nun noch, daß die obere Region nicht, wie dieß beim Hohofen der Fall
ist, durch verticale Wände begränzt ist, so begreift man wohl, daß die drei Regionen
bei den beiden pyrotechnischen Apparaten verschieden seyn müssen.
Ist der Herd einmal im Gang, so wird das Verfrischen ohne Unterbrechung fortgesezt,
wie die Reduction des Erzes zu Roheisen im Hohofen, mit dem Unterschiede jedoch, daß
das Erz, wenn es einmal als Roheisen aus dem Hohofen gekommen, nicht wieder
hineinkömmt, während das Roheisen, welches am Boden des Frischherdes in teigigem
Zustande angelangt ist, später als Deul (Luppe) herauskömmt, und daß dieser in zwei Anlaufkolben getheilt wird, welche noch zweimal
hineinkommen, um auf die rothe Schweißhize gebracht, und zweimal herauskommen, um
ausgeschmiedet zu werden.
Wir wollen nun die Zeit, welche von dem Niedergehen des Roheisens in den Herd bis zu
dessen Herauskommen als Deul verfließt, oder mit andern Worten, die Dauer der Umwandlung einer
gegebenen Quantität Roheisens in Stabeisen in zwei Perioden theilen.
Während der ersten Periode befindet sich das Roheisen in teigigem Zustande am Boden
der Höhlung in Berührung mit Eisenoxyd und Kohle; die beiden, aus der vorher
gebildeten Luppe erzeugten Anlaufkolben werden darin
erhizt; diese Periode dauert eine Stunde bis 75 Minuten; es werden dabei 11/12 des
zum Frischproceß angewandten Brennmaterials verbrannt.
In der zweiten Periode wird das Roheisen gehoben, um es zu entschlaken, d.h. um die dem Boden und den Winkeln des Herds anhängenden
Schlaken davon abzusondern. Das entschlakte Roheisen wird dem Winde der Form
ausgesezt, es erzeugt sich Eisenoxyd und ein Subsilicat desselben. Das so theilweise
gefrischte Roheisen fällt wieder auf den Boden des Herdes, wo die Entkohlung nun
vollends vor sich geht. Der Arbeiter schreitet jezt zum Garaufbrechen der Luppe, d.h. er vereinigt alle Theile des gefrischten
Eisens. Diese Periode dauert 25 bis 30 Minuten und es wird nur 1/12 des zum Frischen
erforderlichen Brennmaterials dabei verbraucht.
Worin besteht nun der Unterschied zwischen dem Roh- und dem Stabeisen? Alles
ist darüber einig, daß ersteres Kohlenstoff enthält, lezteres aber äußerst wenig.
Das Verfrischen des Roheisens bewirkt also die Entkohlenstoffung desselben. Wie geht
diese aber vor sich? Lange Zeit glaubte man, daß der Wind der Formen den Kohlenstoff
verbrenne; allein im J. 1820 machte einer unserer Collegen (im Dictionnaire des Sciences naturelles, Bd. XVII S. 228)
darauf aufmerksam, wie wenig wahrscheinlich dieß ist, wenn man einerseits die große
Verbrennlichkeit des Eisens bei der hohen Temperatur, welche das Frischen erfordert
und andererseits den geringen Kohlenstoffgehalt des Roheisens berüksichtigt, wonach
offenbar mehr Eisen als Kohlenstoff verbrennen sollte; er nahm deßhalb an, daß das
Eisenoxyd auf den Kohlenstoff des Roheisens einwirke. Jedenfalls blieb aber die
Theorie des Frischprocesses noch auf experimentellem Wege zu beweisen; es mußten die
Vorgänge in den verschiedenen Regionen eines veränderlichen Raumes, der nie über 0,6
Meter hoch ist und sich bis auf beiläufig die Hälfte reduciren kann, bestimmt, auch
deutlich erklärt werden, wie die Entkohlung durch Verbrennung inmitten der Holzkohle
vor sich gehen kann, ohne daß das die Luppe bildende Eisen sich oxydirt oder mit
Kohlenstoff verbindet (carbonisirt), und so die Handgriffe des Frischers, welcher
seine Zweke erreicht, ohne je von der Wissenschaft geleitet zu werden, folgerichtig
gerechtfertigt werden.
Wir lassen nun die Resultate der Untersuchungen des Hrn. Ebelmen über diesen Gegenstand folgen.
Erste Periode. – Im Moment, wo das gefrischte
Roheisen, d.h. die Luppe, aus dem Feuer genommen wird,
befindet sich im Herde nur mehr Kohlenklein. Die Formen sind bloßgelegt und die am
Windstein ihr gegenüberliegende, schon erhizte Ganz wird
mit Eisenabfällen, Schlaken bedekt und später sezt man noch die von der Luppe durch
das Zängen losgehenden Theile hinzu. Endlich bedekt man Alles mit einem Hektoliter
Kohle und gibt den Wind, aber noch nicht vollständig; der Herd wird mit Kohle
beständig angefüllt und die armen Schlaken werden von Zeit zu Zeit
herausgenommen.
Während dessen werden die beiden aus der gezängten Luppe erzeugten Anlaufkolben den
Formen gegenüber allmählich der weißen Schweißhize ausgesezt, um die sich einander
nähernden und zusammenschweißenden Theile dann ausschmieden zu können.
Hr. Ebelmen hat dargethan, daß in der mittlern Region, wo
das Eisen der höchsten Temperatur des Herds ausgesezt ist, die den Strom der
atmosphärischen Luft aus den Formen empfangende Kohle in Kohlensäure umgewandelt
wird. Dieß beweist die Zusammensezung der Gase, welche er mittelst eines ähnlichen
Apparats, wie er ihn zum Schöpfen der Gase aus dem Innern der Hohöfen anwandte, an
der untern Fläche der Anlaufkolben auszog:
Kohlensäure
15,73
13,51
Kohlenoxyd
8,06
12,44
Wasserstoff
0,70
0,90
Stikstoff
75,51
73,75.
Zieht man die Gase auf der obern Fläche der Anlaufkolben aus, so überzeugt man sich
vollends von dem Streben der Kohlensäure, durch die Berührung mit der Kohle in
Kohlenoxyd überzugehen, denn sie bestehen aus:
Kohlensäure
7,70
Kohlenoxyd
20,31
Wasserstoff
0,37
Stikstoff
71,62.
Man ersieht aus diesen Analysen, wie der mittlere Theil des Herds, wo die
unmittelbare Einwirkung des atmosphärischen Sauerstoffs auf den Kohlenstoff
stattfindet, in seiner Ausdehnung beschränkt ist und wie unrichtig es wäre, ihn als
einen von parallelen Flächen begränzten Raum betrachten zu wollen.
Während des Verfrischens verliert das Roheisen seinen Zusammmenhang und fällt in die
untere Region auf die Schlaken, welche hauptsächlich aus
Eisenoxyd und Kieselerde bestehen; es soll Klümpchen von teigiger Consistenz
bilden.
Die Gase, welche in der Nähe des am Windstein befindlichen Roheisens ausgezogen
wurden, während der erste und zweite durch das Streken der Luppe erzeugte
Anlaufkolben dem Feuer ausgesezt waren, fand Hr. Ebelmen
zusammengesezt aus:
Kohlensäure
1,64
1,67
6,15
Kohlenoxyd
29,20
27,85
24,11
Wasserstoff
1,92
2,44
1,30
Stikstoff
67,24
68,04
68,44.
Offenbar befindet sich unter diesen Umständen das Roheisen in einer gar nicht oder
nur sehr wenig oxydirenden Atmosphäre, denn es ist nur Kohlensäure vorhanden, welche
es oxydiren könnte, und diese nur in geringer Menge. In der ersten Periode des
Frischprocesses wird folglich Entkohlung fast nur durch den Sauerstoff der reichen
Schlaken oder des Eisenoxyds bewirkt und das Geschäft des Frischens besteht zu
dieser Zeit hauptsächlich darin, die Schlaken mit dem Roheisen in Berührung zu
bringen; es kann hier Wirkung durch Cementation sowohl
als durch Schleudern der Schlaken gegen das Roheisen stattfinden, welches
Zuschleudern durch den Wind des Gebläses bewerkstelligt wird.
Wenn die Hize zunimmt, erhizt sich das Roheisen noch mehr; allein Hr. Ebelmen konnte sich dann kein Gas mehr verschaffen, weil
die Röhre, deren er sich bediente, um es auszuziehen, sich durch darangeschleuderte
Schlaken verstopfte.
Es war nun noch die Zusammensezung der Gase unmittelbar oberhalb der Kohlen, wenn die
Formen davon bedekt sind, zu ermitteln.
Hr. Ebelmen fand die Gase, wenn die Kohlen 0,3 Meter hoch
über die Formen hinauf gehen, während der Wiedererhizung der zwei Anlaufkolben, wie
folgt zusammengesezt:
15 Minuten
20 Minuten
25 Minuten.
Kohlensäure
9,34
5,86
3,60
Kohlenoxyd
16,68
22,76
24,76
Wasserstoff
5,53
7,46
6,01
Stikstoff
68,45
63,92
65,13
Das Verhältniß des Kohlenoxyds nimmt sonach mit dem Fortschreiten der Operation immer
zu; es tritt aber endlich ein Zeitpunkt ein, wo die Kohlenschicht dünner wird und
das Verhältniß dieses Oxyds abnimmt, während jenes der Kohlensäure zunimmt. Der
Wasserstoff nimmt immer mehr ab, weil die verbrennende Kohle durch ihre Destillation in der
obersten Region zum Theil desselben beraubt wurde. Folgende Analysen beweisen
dieß:
Eine Stunde nach dem Anfang desFrischprocesses
ausgezogenes Gas.
Nach einer Stundeund 40 Minuten.
Kohlensäure
10,14
12,86
Kohlenoxyd
16,06
11,88
Wasserstoff
2,34
2,51
Stikstoff
71,46
72,75
Die Kohlensäure verwandelt sich also in der obern Region in Kohlenoxyd und die Kohle
verliert durch das immer höhere Steigen der Hize ihren Wasserstoff, bis zur Zeit, wo
sie, in die mittlere Region gelangt, durch den Sauerstoff der Luft in Kohlensäure
verwandelt wird.
Dieß sind die Vorgänge in der ersten Periode oder Hauptabtheilung des
Frischprocesses.
Zweite Periode. – Während der zweiten Periode
befindet sich in dem Frischherde nur mehr das Roheisen und eine kleine Menge Kohle,
deren Quantität man durch Nachlegen in dem Maaße, als sie sich verzehrt, erhält; es
bildet sich eine glänzende Garbe, in welcher Hr. Ebelmen zu vier verschiedenen
Zeiten (a, b, c, d) Gase schöpfte.
a) Die zweite Periode beginnt mit der Operation des Entschlakens, welches im Aufheben oder Aufbrechen des zum
Theil schon gefrischten Roheisens besteht, um die reichen
Schlaken davon abzusondern;
b) nach dem Entschlaken wird das halbgefrischte Roheisen
von teigiger Beschaffenheit dem Winde der Formen ausgesezt; der Herd hat nun nur
noch eine mittlere und eine untere Region; das Roheisen senkt sich und fällt unter
die Formen hinab. In manchen Hütten sezt man zu dieser Zeit 15 Kilogr.
Eisenblechspäne zu, was ungefähr 1/6 des zu erzeugenden Eisens macht;
c) das Roheisen, oder wie man zu sagen pflegt, das Stük liegt halb eingesenkt in einem Bade reicher
Schlaken; der Frischer hebt, so bald er sich überzeugt hat, daß das Frischen
beendigt ist, die verschiedenen Theile desselben ein wenig auf, damit die Luft um
sie circuliren kann;
d) er vereinigt alle Theile des Eisens in eine einzige
Masse, die Luppe; er bringt die Mündungen der Formen mittelst befeuchteten
Hammerschlags zum Erkalten, hält nun den Wind ein und nimmt die Luppe aus dem
Feuer.
Folgende Zusammensezung der Gase entspricht den vier Epochen der zweiten Periode.
erste
zweite
dritte
vierte.
Kohlensäure
11,97
12,42
10,25
9,36
Kohlenoxyd
8,91
2,65
1,38
0,40
Wasserstoff
3,15
0,78
0,00
0,22
Sauerstoff
1,12
4,10
6,52
6,95
Stikstoff
75,05
80,05
81,85
83,07
In der zweiten Periode geht demnach nicht aller Sauerstoff, wie in der ersten, an die
Kohle über; es bleibt nicht nur ein Antheil desselben frei von jeder Verbindung,
sondern ein anderer geht noch an das Eisen und den Kohlenstoff des Roheisens über,
um Eisenoxyd, Kohlenoxyd und sehr viel Wärme zu erzeugen. Ein Theil Eisenoxyd
verwandelt die rohen Schlaken in basisches Silicat und hernach entkohlt das
Eisenoxyd die lezten Roheisenantheile. Ohne Zweifel verhindert die Oxydation der
äußern Roheisen-Schicht den Kohlenstoff des Brennmaterials in das Innere der
Eisenmasse einzudringen, während das in dieser Masse enthaltene Eisenoxyd den
Frischproceß vollendet, indem es auf den Kohlenstoff einwirkt.
Man versuchte ohne Erfolg die Holzkohle bei dem Comté'schen Frischproceß durch grünes oder dürres Holz zu
ersezen.
B. Das Verfrischen des Roheisens
mittelst Holzkohlen vom praktischen Gesichtspunkt aus betrachtet. –
Obige Auseinandersezungen erklären, in Uebereinstimmung mit unserer Vergleichung des
Hohofens mit dem Frischherde, gut, warum die aus dem leztern sich entwikelnden Gase
nicht die constante Zusammensezung der aus dem erstern entweichenden besizen; so ist
der Wind des Frischherds veränderlich; in der zweiten Periode des Frischprocesses
geht die erzeugte Kohlensäure nicht durch eine dike Schicht Brennmaterial, wie dieß
in der ersten Periode der Fall ist; und sogar in dieser haben die Dike der Schicht
über der mittlern Region und der Zustand der Kohle, je nachdem sie kalt ist oder
schon erhizt wurde, Einfluß auf die Beschaffenheit des Gasproducts der Comté'schen Frischfeuer.
Hieraus folgt zuvörderst die Unmöglichkeit mittelst dieser Gase eine hinreichend hohe
und lang genug unterhaltene Temperatur zum Puddeln des Roheisens erzielen zu können,
wie man dieß mit den aus einem Hohofen entweichenden Gasen kann. Man benuzt jedoch
gegenwärtig diese Gase mit Vortheil zum Erhizen von Oefen, in welche man entweder
neuerdings zu walzendes Eisenblech, oder in Kleineisen (petit
fer) umzuwandelndes Eisen bringt. Zu ersterm Zwek bedarf es nur der
Kirschrothglühhize, mit Vermeidung jedoch, daß die Atmosphäre des Ofens oxydirend
sey; in lezterm Fall muß die Temperatur höher und so rasch als möglich
hervorgebracht seyn. Nach
diesen sehr verschiedenen Bedingungen müssen die Oefen zur Aufnahme der brennbaren
Gase und der zu ihrer Verbrennung erforderlichen Luft besonders construirt
werden.
Hr. Ebelmen analysirte die brennbaren Gase bei ihrem
Eintritt in die an die Frischherde stoßenden Oefen.
Folgendes ist die Zusammensezung der Gase der Blechglühöfen während der Dauer des Frischprocesses:
Textabbildung Bd. 94, S. 53
Erste Periode; Zweite Periode;
Kohlensäure; Kohlenoxyd; Wasserstoff; Sauerstoff; Stikstoff
Wenn diese Analysen auch die mittlere Zusammensezung der aus den Frischherden
entwikelten Gase nicht repräsentiren können, so zeigen sie doch die Abweichungen in
ihrer Zusammensezung zu gewissen Zeitpunkten des Frischprocesses.
Zwei Ursachen haben Einfluß auf die Natur der Gase in den Oefen
für kleine Strekwaare: 1) der Zeitpunkt des Frischprocesses, wobei sie sich
aus dem Frischherde entwikeln; 2) das wandelbare Luftvolum, welches man einläßt, um
die brennbaren Gase zu verbrennen, und das man mittelst eines am Anfang des Kamins
angebrachten Registers in der Art regulirt, daß eine kleine bläuliche Flamme mit
orangegelbem Rande, welche aus der Ofenthüre schlägt, beständig unterhalten
wird.
Während der ersten Periode wirddas Register ein
wenig geöffnet.
Während der zweite Periodewird das Register
geschlossen.
Kohlensäure
15,34
16,44
Kohlenoxyd
8,68
1,12
Wasserstoff
3,66
0,17
Sauerstoff
0,00
2,02
Stikstoff
72,32
80,25
Man sieht, daß wenn das Register geschlossen ist, die Zusammensezung des Gases
dieselbe ist wie die des Blechglühofen-Gases in der zweiten Periode des
Frischprocesses, und daß, wenn es am Anfang des Frischprocesses offen ist, die Gase
weniger brennbare Bestandtheile enthalten, als wenn es geschlossen ist.
Bei den Registeröfen namentlich ist die Temperatur sehr veränderlich. Zur Zeit des
Entschlakens scheint sie das Maximum zu erreichen,
und von da an nimmt sie sehr beträchtlich ab; man sollte
aber glauben, daß erst später, wenn die Verbrennung des Gases am vollständigsten vor
sich geht, dieses Maximum erreicht würde. Hr. Ebelmen erklärt diese
scheinbare Anomalie folgendermaßen: in der ersten Periode des Frischprocesses ist
die Kohlenbeschikung so beschaffen, daß die aus dem Herde sich entwikelnden Gase bei
ihrem Eintritt in den Glühofen von der atmosphärischen Luft in der Nähe des Eisens,
dessen Temperatur man erhöhen will, verbrannt werden: in dem Maaße, als die Kohle im
Frischherd verzehrt wird, vergrößert sich der zwischen ihrer Oberfläche und dem
Ofengewölbe befindliche Raum, die Wände des Herdes werden erhizt und die in den
Glühofen entweichenden Gase, welche im Augenblik des Entschlakens im Frischofen die
höchste Temperatur haben, erzeugen durch ihre Verbrennung die höchste Wirkung; nach
und nach aber wird die Kohle weniger, die atmosphärische Luft tritt im Verhältniß
zum Brennmaterial etwas in Ueberschuß, die sich entwikelnden Gase durchlaufen einen
immer größern Raum, ehe sie in den Schweißofen gelangen und erzeugen nicht mehr so
viel Hize.
Eine genaue Berechnung des Verhältnisses der verloren
gehenden Wärme zu der in einem Frischherde verbrauchten, ist nicht möglich, weil
unter zwei Umständen zu viel Wärme verloren geht: nämlich wenn der Frischer vor
einer großen Oeffnung arbeitet, aus welcher viele strahlende Wärme entweicht, und
dann beim Herausnehmen der Luppe aus dem Feuer, um sie auszuschmieden. Andererseits
ist es einleuchtend, daß man die Wärme der Gase aus den Frischherden nicht so
nuzbringend anwenden kann, als wenn man den an den Frischherd anstoßenden Ofen
direct heizen würde. Nach Hrn. Thirria's Behauptung kann,
wenn man das zum Frischen erforderliche Brennmaterial mit 100 ausdrükt, mit den
Gasen, welche sich daraus entwikeln, eine Masse Eisen bearbeitet werden, welche, um
mit Steinkohle bearbeitet zu werden, 70/100 von den zum Frischen verbrauchten
Steinkohlen erfordert hätte.
Summarischer Inhalt des §.
II.
Die höchste Temperatur in einem Frischherde mit zwei Formen findet in der Mittlern
Region statt, wo der Sauerstoff der Luft und derjenige des atmosphärischen
Wasserdunstes in Kohlensäure umgewandelt werden.
In der ersten Periode des Frischprocesses verliert das Roheisen Kohlenstoff und
Silicium durch den Sauerstoff des beigemengten oder zugesezten Eisenoxyds. Es
erzeugt sich dabei Kohlenoxyd und Kieselerde und Eisen wird reducirt. Nach Hrn. Ebelmen muß hiebei, da die durch die Verbrennung des
Kohlenstoffs und des Siliciums entwikelte Wärme beiweitem die zur Trennung des
Sauerstoffs vom Eisen erforderliche nicht ersezt, Erkaltung eintreten.
In der zweiten Periode wird, da Verbrennung des Kohlenstoffs, des Siliciums und ein
wenig Eisens vor den Formen stattfindet, viel Wärme frei; dadurch aber, daß in der
Masse zu gleicher Zeit eine Reaction zwischen dem Eisenoxyd und dem Kohlenstoff des
noch gekohlten Eisens eintritt, wird ein Antheil der durch die Verbrennung
entwikelten Wärme wieder gebunden.
Endlich sind die in der ersten Periode entwikelten Gase, da sie Ueberschuß an
brennbaren Bestandtheilen ohne freien Sauerstoff haben, zum Heizen an die
Comté'schen Frischherde angebauter Oefen, vortheilhafter anzuwenden als die
in der zweiten Periode sich entwikelnden Gase, welche Sauerstoff enthalten und eine
geringere Menge brennbarer Substanzen.
§. III. Ueber die Zusammensezung
und Anwendung der Gase von mit Kohks betriebenen Hohöfen.
Wenn auch zwischen der Verbrennung von Holzkohle und derjenigen von Kohks in einem
Hohofen große Aehnlichkeit besteht, so finden doch auch einige Verschiedenheiten
statt, worauf Hr. Ebelmen aufmerksam macht.
So erzeugen beide Brennmateriale in der Höhe der Formen Kohlensäure; etwas weiter
oben wird dieses Gas in Kohlenoxyd verwandelt, welches mit Stikstoff und von der
Zersezung des Wasserdampfs herrührendem Wasserstoff vermengt ist; es findet aber der
Unterschied statt, daß das von Kohks herrührende Gas, 0,24 Meter über der Form
genommen, eine Spur Schwefelwasserstoff enthält, welcher bald zu Wasserstoff
reducirt wird durch das Eisen und das Calcium des Zuschlags, die sich des Schwefels
bemächtigen, um geschwefeltes Roheisen und Schwefelcalcium enthaltende Schlake zu
bilden. Die aus der Gicht tretenden Gase enthalten weder schweflige Säure noch
Schwefelwasserstoff, aber eine Spur eines schwefelhaltigen Dampfes, welchen
essigsaures Blei nicht absorbirt und der Schwefelkohlenstoff zu seyn scheint.
Die Temperatur an den Formen ist hoch genug, um beinahe augenbliklich Eisen und
Porzellan zu schmelzen; allein man bemerkt, von den Formen ausgehend, daß die
Regionen eines mit Kohks betriebenen Hohofens im Vergleich mit den entsprechenden
Regionen eines mit Holzkohlen betriebenen Hohofens, auf eine
höhere Temperatur gebracht werden; der Unterschied ist vorzüglich an der
Gicht merklich, denn die Temperatur ist daselbst in lezterm Hohofen, bei hoher
Gicht, unter 112° C., und bei niederer Gicht 112–200° C.;
während jene des mit Kohks betriebenen Hohofens bei hoher Gicht
228–330° C., und bei niederer Gicht 360–430° C. ist.
Von der Form bis zum Kohlensak ist die aufsteigende Gassäule des mit Kohks und des
mit Holzkohlen betriebenen Hohofens beinahe gleich zusammengesezt.
Es folgen hier Analysen des Gases eines mit Kohks und mit Wind von 130° C.
betriebenen, 11 Meter hohen Hohofens, welche man mit jenen in meinem frühern Bericht
(polytechnisches Journal Bd. LXXXV S. 33)
vergleichen kann.
In der Näheder Form.
0,67 M. über der Form.
Im großenKohlensak.
Kohlensäure
8,11
0,16
0,17
Kohlenoxyd
16,53
36,15
31,01
Wasserstoff
0,26
6,99
1,35
Stikstoff
75,10
62,70
64,47
Man kann sagen, daß die aufsteigende Gassäule, bei der Rast angekommen, keine
Kohlensäure mehr enthält, und es muß nothwendig bemerkt werden, daß sich der
Sauerstoff des Kohlenoxyds zum Stikstoff in dem Verhältniß befindet, in welchem
diese Gase in der atmosphärischen Luft enthalten sind; es ist daraus zu schließen,
daß das Erz der absteigenden Säule auf der Basis des Schachts angelangt, schon allen
seinen Sauerstoff verloren hat, sonst müßte der Sauerstoff im Kohlenoxyd der
aufsteigenden Säule, nachdem sie am Gipfel der Rast angelangt ist, zum Stikstoff in
einem größern Verhältniß als in der Atmosphäre stehen.
Die aufsteigende Säule, in der Mitte des Schachts eines Kohks-Hohofens
geschöpft, liefert bei der Analyse:
Kohlensäure
0,68
Kohlenoxyd
35,12
Wasserstoff
1,48
Stikstoff
62,72
woraus folgt, daß in der untern Hälfte des Schachts kaum ein
Aufeinanderwirken der aufsteigenden und der absteigenden Säule stattfinden konnte,
denn das Verhältniß des Sauerstoffs im Kohlenoxyd zum Stikstoff der aufsteigenden
Säule, ist ziemlich dasselbe wie in der atmosphärischen Luft; daraus folgt, daß in der obern Hälfte des Schachts die Reduction des Erzes
vor sich gehen muß. Wirklich besteht das an der Gicht ausgezogene Gas
aus:
Kohlensäure
7,15
Kohlenoxyd
28,37
Wasserstoff
2,01
Stikstoff
62,47
Es geht sonach aus dem Verhältniß der Kohlensäure und aus der Abnahme des
Kohlenoxydgehalts offenbar hervor, daß in der obern Hälfte des Schachts das Erz
allen oder beinahe allen Sauerstoff durch das Kohlenoxyd der aufsteigenden Säule
verloren hat.
Da die Reduction des Erzes vollkommen in der obern Hälfte des Schachts erfolgt, so
muß wohl die Temperatur daselbst hinreichend hoch seyn. Wenn sie aber hinreicht zur
Umwandlung des Kohlenoxyds in Kohlensäure durch den Sauerstoff des Erzes, wäre sie
unzulänglich zur Umwandlung der Kohlensäure in Kohlenoxyd mittelst Holzkohle.
Vergleichen wir nun die aufsteigende Säule eines mit Holzkohlen betriebenen Hohofens
mit jener eines mit Kohks betriebenen, so finden wir, daß das Verhältniß der
Kohlensäure im erstern von dem Kohlensak an bis zur Mitte des Schachts zunimmtDie Kohlensäure rührt sowohl von der Umwandlung des Kohlenoxyds in
Kohlensäure durch den Sauerstoff des Erzes, als von der Zersezung des
kohlensauren Kalks im zugeschlagenen Kalkstein her., daß aber in der obern Hälfte das Erz noch keinen Sauerstoff verloren hat;
die aufsteigende Säule behält sonach ihre Zusammensezung mit Ausnahme des
Wasserdampfs, welchen sie aufnimmt.
Ebelmen's Versuche beweisen also, daß in einem mit Kohks
betriebenen Hohofen weit mehr Hize entwikelt wird, als in einem mit Holzkohlen
betriebenen. Um 100 Roheisen zu erhalten, müssen wirklich im ersterem 200–285
Kohks verbrannt werden, welche 170 bis 242 Kohlenstoff repräsentiren, während in dem
leztern nur 100 bis 150 Holzkohlen verbrannt zu werden brauchen, die 90–135
Kohlenstoff entsprechen, oder einfacher, in einem Hohofen sind 2 Kohlenstoff aus
Kohks äquivalent 1 Kohlenstoff aus Holzkohlen, daher das praktische Resultat mit
obigen Beobachtungen übereinstimmt. Die Ursache davon ist, daß die Disposition des
Kohlenstoffs, entweder durch directe Verbindung mit Sauerstoff Kohlensäure, oder
durch Verbindung mit Kohlensäure, Kohlenoxyd zu bilden, bekanntlich in der Holzkohle
um vieles größer ist als in den Kohks.
Diese verschiedene Disposition erklärt, wie es kömmt, daß die zwischen der Form und
der Gränze, wo die aufsteigende Säule keine Kohlensäure mehr enthält, begriffene
Region des Hohofens, nachdem sich die Kohlensäure in Kohlenoxyd verwandelt hat,
weiter ausgedehnt ist, wenn man Kohks, als wenn man Holzkohlen brennt. Bedenkt man,
daß die Reduction des Erzes in großer Entfernung von der Form vor sich geht, so wird
man begreifen, daß das mittelst Kohks erhaltene Roheisen, einmal in der Region der
Form angelangt, dem Verfrischen und selbst der Oxydation durch die doppelte Wirkung
des Sauerstoffs der
Atmosphäre und der Kohlensäure viel mehr ausgesezt ist, als das mittelst Holzkohlen
erhaltene Roheisen, es sey denn daß man eine größere Menge Kohks als Holzkohlen zum
Schmelzen eines gleichen Gewichtes Erz anwendet.
Wir wollen jezt von den Folgen sprechen, welche die Oxydation des Eisens vor den
Formen durch den Sauerstoff und die Kohlensäure, welche dann in Kohlenoxyd
umgewandelt würde, nach sich zöge und zu diesem Behuf an folgende zwei Thatsachen
erinnern:
1) 1 Liter Sauerstoff entwikelt bei der Verbrennung von Eisen 6216 Wärmeeinheiten;
ist derselbe mit 4 Liter Stikstoff vermengt, so ist die Temperatur des Gemenges, da
der Stikstoff Wärme absorbirt, nur 2690° C.
2) 1 Liter Sauerstoff, vermengt mit 4 Liter Stikstoff, gibt, wenn er mit Kohlenstoff
Kohlensäuregas bildet, ein Gemenge, dessen Temperatur 2200° ist.
Wenn Eisen sich vor der Form durch den Sauerstoff der Luft oxydirt, so erhöht sich
die Temperatur der aussteigenden Säule um so mehr, je mehr Eisen im Verhältniß zum
Kohlenstoff verbrennt.
Wenn Eisen sich vor der Form durch Kohlensäure oxydirt, so sind 2 Liter dieses Gases
erforderlich, um die Wirkung eines Liter Sauerstoff hervorzubringen, weil die
Kohlensäure, weit entfernt, ganz reducirt zu werden, in zwei Liter Kohlenoxyd
umgewandelt wird. Wenn nun das Eisen mit 2 Liter Kohlensäure 6216 Wärmeeinheiten
entwikelt, so folgt daraus, da 2 Liter Kohlenoxyd davon für ihre Constitution 6260
in latentem Zustande zurükhalten, daß die Temperatur der aufsteigenden Säule durch
die verbrennende Einwirkung der Kohlensäure auf das Eisen keine merkliche
Veränderung erleidet. Sind aber die 2 Liter Kohlenoxyd einmal erzeugt, so wird die
aufsteigende Säule dem Erkalten nicht mehr ausgesezt, wie sie es gewesen wäre, wenn
die 2 Liter Kohlensäure, statt durch das Eisen in 2 Liter Kohlenoxyd umgewandelt
worden zu seyn, oberhalb der Form durch die Einwirkung der Kohle in 4 Liter
Kohlenoxyd umgewandelt worden wären.
Endlich ist das Eisenoxyd, wenn Oxydation des Eisens vor den Formen statt fand, in
der Regel, wenigstens zum Theil, im Zustand eines Subsilicats. In den Herd gelangt,
befindet es sich in Berührung mit dem Kohlenstoff des Roheisens und mit den mit
Schlake vermengten Kohlenbruchstüken; von nun an findet Reduction von Eisenoxyd,
Bildung von Kohlenoxyd und Erkaltung statt. In der That muß, da 1 Liter
Kohlenstoffdampf 1598 Wärmeeinheiten entwikelt, um zu 2 Litern Kohlenoxyd zu werden,
welche 1 Liter Sauerstoff repräsentiren, bei 1 Liter besagten Sauerstoffs, welcher
mit dem Eisen 6216
Wärmeeinheiten entwikelt, eine Temperatur-Erniedrigung stattfinden, welche
ausgedrükt wird durch 6216 – 1598 = 4618 Wärmeeinheiten.
Hr. Ebelmen geht von diesen, aus Dulong's Versuchen gezogenen Voraussezungen aus, um gewisse den
sogenannten Gang der Hohöfen betreffende Erscheinungen zu
erklären.
Wir wollen nun die Untersuchungen des Hrn. Ebelmen auf die
Benüzung der Gase von mit Kohks betriebenen Hohöfen anwenden und vor allem bemerken,
daß wenn 62 bis 67/100 von der in einem mit Holzkohlen betriebenen Hohofen erzeugten
Wärme verloren gehen, der Verlust bei einem mit Kohks betriebenen Hohofen sich auf
82,6/100 beläuft. Es ist also um so mehr Ursache vorhanden, das Gas dieses leztern
nüzlich zu verwenden.
In neuester Zeit bediente man sich der Gase von mit Kohks betriebenen Hohöfen zur
Erhizung des Wassers, zur Umwandlung desselben in Dampf, besonders aber zum Erhizen
der Flammöfen, für das Zerrennfrischen des Roheisens, wie dieß zu Wasseralfingen und
in andern Hütten geschah und wie es der Berichterstatter selbst im vorigen Jahr zu
Vienne in der Hütte des Hrn. Frèrejean gesehen, wo
man folgende Einrichtung anwandte. Das brennbare Gas wird im Hohofen 3,6 Meter unter
der Gicht geschöpft; es dient zum Erhizen der Luft, welche die Kohks des Hohofens
verbrennen muß und der Luft des Zerrennfrischofens. Das Wegnehmen des Gases macht im
Gang des Hohofens keine Störung, weil, da zweimal so viel Gas wie in einem mit
Holzkohlen betriebenen Hohofen darinnen ist, wenn man, vom großen Kohlensak
ausgehend, die Hälfte der aufsteigenden Säule herauszieht, doch zur Einwirkung auf
das Erz und Erhizung der absteigenden Säule immer noch so viel Gas zurükbleibt, als
in der aufsteigenden Säule eines mit Holzkohlen betriebenen Hohofens vorhanden
ist.
Die 36 bis 37/100 brennbares Gas, welche einen Theil des der aufsteigenden Säule
entzogenen Stroms ausmachen, bringen beim Verbrennen in dem Zerrennfrischofen genug
Wärme hervor, um in 1 Stunde 30 Minuten bis 1 Stunde 45 Minuten 400 Kilogr. Roheisen
verfrischen zu können und zwar mit bloß 6 bis 7/100 Abgang statt 13 bis 14/100, wie
er im Feineisenfeuer stattfindet.
Wir wollen diesen Paragraph mit der Untersuchung des Gases schließen, welches sich
aus den cylindrischen, mit Kohks betriebenen s. g. Cupolöfen entwikelt, worin das Roheisen, entweder um es in Formen zu
gießen oder behufs seiner Reinigung umgeschmolzen wird.
Der Cupolofen zu Vienne, aus welchem Hr. Ebelmen das von ihm untersuchte Gas
schöpfte, war 3,1 Meter hoch; die Form befand sich 2,3 Meter unterhalb der Gicht. Er
erzeugte 1000 Kil. Eisenguß in der Stunde und verbrannte dabei 180 bis 200 Kilogr.
Kohks.
Kohlensäure
14,25
9,27
11,42
Kohlenoxyd
9,73
17,82
14,92
Wasserstoff
0,36
1,15
0,96
Stikstoff
75,64
71,76
72,70
––––––––––––––––––
Sauerstoff, 100 Stikstoff entsprechend:
25,02
25,30
25,90
Diese Analysen zeigen uns, daß das Verhältniß des Kohlensäuregases zum Kohlenoxydgas
sehr wandelbar, und das erstere bezüglich zum Gesammtvolum in ziemlich großer Menge
vorhanden ist, indem es 0,09 bis 0,14 desselben beträgt. Den durch beide Gase
repräsentirten Sauerstoff anbelangend, bleibt dessen Verhältniß zum Stikstoff
ziemlich constant und demjenigen, in welchem er sich in der Luft befindet, sehr
nahe.
Daraus daß die Kohks der Einwirkung des Sauerstoffs sowohl als der Kohlensäure sehr
widerstehen, erklärt es sich, weßhalb das Gas des Cupolofens, welches keine so lange
Brennmaterialsäule zu durchstreichen hat, wie diejenige des Hohofens ist, und
welches schon in Folge der Gestalt und der Construction des Apparats leichter
erkaltet, die angegebene Menge Kohlensäure enthält. Man begreift somit auch leicht,
warum die Anwendung solchen Gases als Brennmaterial weit weniger Vortheil gewähren
würde, als das Hohofengas; in der That konnte in einem Flammofen das Roheisen nicht
geschmolzen werden, was mit dem Gase von mit Kohks betriebenen Hohöfen so leicht
geht.
Gerade aber weil die Kohks die Kohlensäure nicht so leicht in Kohlenoxyd umwandeln,
eignen sie sich besser für die Cupolöfen als die Holzkohlen; leztere welche sich
leicht in Kohlenoxyd verwandeln, geben zu einer Erkaltung Anlaß, welche noch viel
deutlicher hervortritt, wenn man mit den verbrannten Kohks die Menge der in einem
Cupolofen behufs der Schmelzung von Roheisen verbrannten Föhrenholzkohle vergleicht.
Wirklich werden, wie schon erwähnt, 1000 Kil. Roheisen mittelst 180–200
Kilogr. Kohks geschmolzen, während man zu gleichem Zwek von Holzkohlen
600–800 Kilogr. bedarf. Folglich sind die Kohks 3–4mal so vortheilhaft
als die Holzkohlen.
Erinnert man sich nun, daß man im Hohofen, um die gleiche Menge Roheisen zu erzeugen,
zweimal so viel Kohks als Holzkohlen verbrennt, so sieht man, wie Hrn. Ebelmen's Untersuchungen Resultate, welche ohne die
Theorie einander widersprechen würden, so einfach erklären.
Vorstehende Bemerkungen erklären auch, warum die Kohks beim Frischherde bessere
Dienste thun als die Holzkohlen; denn da leztere eine höhere Säule bilden müssen,
damit die anfangs durch das Brennmaterial erzeugte Kohlensäure in Kohlenoxyd
umgewandelt wird, diese Umwandlung aber ein Sinken der Temperatur herbeiführt, so
wird, bei gleichem Raume, bei Anwendung von Kohks die Kälte geringer seyn, als bei
Holzkohlen; doch darf man daraus nicht schließen, daß die Kohks bei gleichem Gewicht
im Frischherde eine größere Hize erzeugen, als die Holzkohlen.
§. IV. Ueber die Anwendung der
Gase von mit Steinkohlen betriebenen Puddelöfen und Schweißöfen.
Die von Hrn. Ebelmen untersuchten Gase waren aus einem
Puddelofen, in welchem 1094 Kilogr. Roheisen 1000 Kilogr. Puddeleisen lieferten mit
Verbrauch von 960 Kilogr. Steinkohlenklein von Rive-de-Gier.
Die Brennmaterial-Schicht erhob sich 0,20 bis 0,25 Meter über den Rost.
Nach 15 Minuten
20 Minuten
35 Minuten.
Kohlensäure
13,09
16,23
15,45
Kohlenoxyd
0,18
1,49
0,48
Wasserstoff
–
0,36
0,08
Sauerstoff
4,81
0,96
2,47
Stikstoff
81,92
80,96
81,50
––––––––––––––––––––––––––––––––––
Der Verbrennung entgangene Luft
22
4,5
11,5
Im Schweißofen scheint die Verbrennung minder vollständig zu seyn als im Puddelofen;
denn Hr. Ebelmen erhielt folgende Resultate bei mit einer
0,25 bis 0,30 Meter hohen Brennmaterial-Schicht bedektem Roste.
Kohlensäure
12,44
15,55
17,35
Kohlenoxyd
7,52
4,25
0,69
Wasserstoff
3,04
0,86
0,08
Sauerstoff
0,20
0,81
0,85
Stikstoff
76,80
78,53
81,03
––––––––––––––––––
Von 100 Volumen Luft
entgingen der Verbrennung
1
3,9
3,9
Die Verhältnisse der Gasarten sind in den verschiedenen Zeitpunkten des Processes
sehr verschieden, vorzüglich wegen der verschiedenen Dike der auf dem Rost liegenden
Brennmaterial-Schicht.
Am günstigsten wäre für die Wärmeerzeugung die völlige Umwandlung des Kohlenstoffs
und Wasserstoffs der Steinkohle in Kohlensäure und Wasser durch gänzliche Verzehrung
des atmosphärischen Sauerstoffs; denn das Kohlenoxyd, welches nach der Kohlensäure
durch die Einwirkung
dieser leztern auf den Kohlenstoff erzeugt wird, veranlaßt Erkaltung, wie dieß auch
mit der Luft der Fall ist, welche der Verbrennung entgeht und deren Verhältniß in
100 Volumen von 22 bis auf 1 variirte. Im Mittel kann man sie zu 7 bis 8 annehmen.
Bei dieser Mittelzahl ist kein Brennstoff in der Luft der Kamine, unterhalb
derselben aber könnte solcher darin enthalten seyn.
Der einige Secunden nach der Beschikung des Ofens erscheinende schwarze Rauch rührt
von der Zersezung flüchtiger Kohlenwasserstoffverbindungen durch die hohe Temperatur
im Innern des Ofens her.
Wenn in einem Puddelofen von 100 Volumen Luft 22 der Verbrennung entgehen können, so
ist dieß viel weniger, als Hr. Peclet bei der aus den
Oefen der Dampfkessel entweichenden Luft fand, wovon nach ihm die Hälfte bis ein
Drittel unverbrannt bleibt, je nachdem der Zug der gewöhnliche oder stärker ist.
§. V. Ueber die Anwendung der mit
festen Brennmaterialien von geringem Werth erzeugten Gase. – Theorie der
gewöhnlichen Holzverkohlung in Meilern.
Eine nothwendige Schlußfolgerung, welche sich jedem darbieten muß, der überhaupt die
Anwendung der brennbaren Hohofengase für vortheilhaft hält, ist ohne Zweifel die
Umwandlung des festen Brennmaterials von geringem Werth in brennbares Gas. Hr. Karsten lenkte zuerst die Aufmerksamkeit der Hüttenmänner
auf diesen Gegenstand im Jahr 1841. Hr. Ebelmen stellte
Versuche darüber an, deren Resultate er in seiner am 24. Januar 1842 der Akademie
übergebenen Abhandlung niederlegte. Als ich über diese Arbeit Bericht erstattete,
empfahl ich dringend diese Untersuchungen zu verfolgen; ich habe nun bloß noch zu
sagen, wie Hr. Ebelmen sich dieser Aufgabe entledigte,
indem er die Holzkohle, das Holz, den Torf und die Kohks seinen Untersuchungen
unterzog.
Ehe wir aber weiter gehen, müssen mir sehen, wie viel Wärme verloren geht, wenn Holz
oder Steinkohle auf dem Roste eines Herdes verbrannt wird, welcher an die Flammöfen
zum Umschmelzen von Roheisen oder zum Schweißen von Eisen angebaut ist.
Dieser Wärmeverlust entspringt hauptsächlich aus zwei Umständen:
1) der erste ist die Schwierigkeit, das Brennmaterial mit dem Minimum atmosphärischer
Luft vollständig so zu verbrennen, daß es in Kohlensäure und Wasser umgewandelt und
auf diese Weise die höchste Temperatur erzielt wird, welche mit dem mit Stikstoff
vermengten Sauerstoff erzeugt werden kann. Ist die Schicht des Brennmaterials nur
dünn und der Zug stark, so bildet sich allerdings bloß Kohlensäure und Wasser, allein
es kann Luft darunter seyn, welche an der Verbrennung keinen Antheil nahm; ist die
Schicht des Brennmaterials dik, so verwandelt sich die Kohlensäure in Kohlenoxyd und
verursacht dadurch ein Sinken der Temperatur. Nach Hrn. Peclet entgeht in den gewöhnlichen Fällen die Hälfte der Luft der
Verbrennung und in den günstigsten Fällen nicht unter 1/3 bis 1/4;
2) der zweite Umstand ist die Entfernung des Herdes von der zu erhizenden Substanz.
Die wärmeführenden Gase müssen, wenn sie diese Substanz und das Ofengewölbe erhizt
haben, bei ihrem Austritt offenbar eine Temperatur haben, welche derjenigen, die sie
mittheilen sollen, wenigstens gleich kömmt. Dieser Umstand erklärt daher wohl den
Verlust von 91/100 Wärme in den Flammöfen zum Umschmelzen des Roheisens und von
95/100 in den Schweißöfen. Vorzüglich also durch deren Kamin geht die Wärme
verloren; in der That kann man, wenn man Wasser erhizen will, davon 40/100 zu nuze
machen, während 60/100 verloren gehen.
Hienach stellen sich die Vorzüge der Anwendung gasförmiger Brennstoffe in Flammöfen
heraus, wenn man berüksichtigt, daß ihre Verbrennung in einem sehr beschränkten Raum
und sehr nahe bei ihrem Eintritt in den Ofen erfolgt; ferner daß der zu ihrer
völligen Umwandlung in Kohlensäure und Wasser erforderliche Luftstrom leicht zu
reguliren ist, und daß, da die Verbrennung unter Druk geschieht, die im Gasstrom,
nachdem er auf die zu erhizende Materie seine Wirkung gethan, verbleibende Wärme
noch zum Erhizen der Röhren angewandt werden kann, welche in den Ofen die Luft und
die brennbaren Gase, die sich darin entzünden sollen, leiten.
Diese Betrachtungen sprechen sehr für den Nuzen aller Versuche, die dahin zielen,
gasförmige Brennstoffe anstatt der festen Brennmaterialien bei den Flammöfen zu
verwenden.
Bei seinen ersten Untersuchungen verwandelte Hr. Ebelmen
Brennstoffe von geringem Werth, welche sich auf dem Roste eines Herdes befanden,
unter welchem trokene Luft zuströmte, in brennbare Gase um; wenn er dabei Luft und
Wasserdampf benuzte, so ließ er lezteren durch eine oberhalb des Rosts befindliche
Oeffnung zutreten. Obgleich dieses Verfahren Vorzüge vor der Verwandlung der
Brennstoffe in Gas und Kohle, durch Erhizen derselben in Retorten oder Cylindern
hatte, so besaß es doch auch wieder Fehler. Aus diesem Grunde zog es Hr. Ebelmen
vor, Brennmaterial in einen Ofen zu bringen und innerhalb einer gewissen Zeit die
erforderliche Menge Luft eintreten zu lassen, um die Kohlensäure und das Wasser zu
Kohlenoxyd und Wasserstoff zu reduciren.
A. Untersuchung des mit Holzkohlen
erzeugtenGases. – Die Holzkohlen, deren Hr. Ebelmen sich bediente, waren Kohlentlein und Kohlenlösche, welchen 1,5
Liter Zuschlag auf das Hektoliter Brennstoff zugesezt wurde. Der Gaserzeuger (le generateur) dessen innere Form derjenigen eines
Hohofens glich, empfing die Luft aus zwei Formen. Die brennbaren Gase langten mit
400° C. Temperatur in einem Flammofen an, wo sie durch einen auf 290 bis
310° erhizten Luftstrom verbrannt wurden. Vier Stunden nach ihrer Entzündung
waren Eisenstangen bis zur weißen Schweißgluth erhizt und konnten folglich
geschmiedet, geschweißt und gestrekt werden. In dem Gaserzeuger wurden stündlich 3
Hektoliter Kohlenabfälle von 54 Kilogr. Gewicht verbrannt.
Hr. Ebelmen fand die im Gaserzeuger aus Löschkohlen und
gesiebtem Kohlenklein successive erzeugten Gase bestehend aus:
Textabbildung Bd. 94, S. 64
Löschkohlen; Gesiebtes Kohlenklein;
Kohlensäure; Kohlenoxyd; Wasserstoff; Stikstoff
Die größte Menge des hygrometrischen Wassers der Kohle wurde außerhalb des Ofens
entwikelt. Die Kohlensäure rührte von der Destillation, welcher die Kohle ausgesezt
war, ehe sie verbrannte und von einer kleinen Menge beigemengten kohlensauren Kalks
her. Der Wasserstoff endlich wurde bei der Zersezung des der atmosphärischen Luft
beigemengten Wasserdampfs und vorzüglich bei der Destillation der Kohle frei; ich
sage vorzüglich, weil die Löschkohlen mehr Wasserstoff
enthalten als das Kohlenklein und auch mehr davon lieferten.
Zwei äußerste Fälle können in einem Flammofen stattfinden hinsichtlich des
Verhältnisses der Luft und der brennbaren Gase; entweder ist die Luft oder es sind
die brennbaren Gase im Ueberschuß.
Ueberschuß an Luft.
Mangel an Luft.
Kohlensäure
16,89
16,71
Kohlenoxyd
0,45
5,77
Wasserstoff
0,00
0,42
Sauerstoff
2,63
0,09
Stikstoff
80,03
77,10.
Die erste Analyse beweist die Möglichkeit, die brennbaren Gase mit einem sehr
geringen Ueberschuß an atmosphärischer Luft ganz oder doch beinahe ganz zu
verbrennen.
Die so eben besprochenen Versuche waren Veranlassung, daß in den Hütten der
Gesellschaft zu Audincourt drei Gaserzeuger errichtet wurden, welche gegenwärtig
regelmäßig im Gang sind und wovon jeder einen Flammofen speist. Einer davon dient als
Glühofen für dünnes Blech; man glüht darin monatlich 30,000 Kilogr. Blech mit einem
Verbrauch von 720 Hektoliter Kohlenklein. Mittelst der beiden anderen können Pakete flacher Eisenstäbe von 300 bis 500 Kilogr. Gewicht
zur weißen Schweißhize, d.h. auf die höchste Temperatur
gebracht werden, welche in Hüttenöfen entwikelt wird; diese Pakete dienen zur
Verfertigung des diken Bleches. Während in jedem der diesen beiden Oefen angebauten
Gaserzeuger 90 bis 100 Hektoliter (1600 bis 1800 Kilogr.) Kohlenklein und Löschkohle
in 24 Stunden verbrennen, werden in jedem Ofen 3800 bis 4000 Kilogr. Eisenblech
behandelt. Die Verfertigung des diken Eisenblechs zu Audincourt ist seit ihrer
Einführung in jenen Hütten gänzlich auf die Anwendung von Gaserzeugern gegründet,
welche mit Brennmaterial von geringem oder so zu sagen gar keinem Werthe gespeist
werden.
Läßt man in einen Gaserzeuger, dessen Form weißglüht, Wasserdampf eintreten, ohne daß
der Luftzutritt aufhört, so erniedrigt sich die Temperatur dieser Form zur
Rothglühhize und die Schlaken, welche in ihrer Nähe flüssig werden konnten, werden
teigig. Die abkühlende Eigenschaft des Wasserdampfs ist sonach
unbestreitbar.
Die aus einem Gaserzeuger tretenden Gase sind, je nachdem die Verbrennung mittelst
trokener oder einer mit Wasserdampf vermengten Luft geschieht, wie folgt
zusammengesezt:
Trokene Luft.
Luft mit Dampf.
Kohlensäure
0,41
5,50
Kohlenoxyd
33,04
27,20
Wasserstoff
4,43
14,00
Stikstoff
62,12
53,30.
Es ist nach der ersten Analyse nicht zu bezweifeln, daß der Wasserdampf in Berührung
mit dem Kohlenstoff sogleich Kohlensäure erzeugt.
B. Untersuchung der mit Holz
erzeugten Gase. – Die Umwandlung des Holzes in Gas in einem
Gaserzeuger wie er für die Kohlen angewandt wurde, gab Gelegenheit, die Richtigkeit
mehrerer oben angeführten Beobachtungen zu bestätigen, wie wir sogleich zeigen
werden.
Die aus diken Rundscheitern von 0,12 Meter Länge, wovon drei Viertheile von hartem
Holz waren, erzeugten Gase hatten höchstens 125° C. bei ihrem Austritt aus
dem Ofen; sie brannten mit glänzender Flamme, weil sie unter ihren flüssigen
Bestandtheilen einen Kohlenwasserstoff enthielten, dessen Gewicht per Liter trokenen Gases und bei einem Druk von 0,760
Met. 0,442 bis 0,515 Gramme betrug.
Zusammengesezt waren diese Gase, nach Abzug der flüssigen Producte aus
2 Stunden,
9 Stunden,
12 Stunden nachdem Anzünden.
Kohlensäure
9,55
6,67
7,80
Kohlenoxyd
29,45
32,21
32,59
Wasserstoff
9,46
10,39
10,13
Stikstoff
51,54
50,72
49,48.
Das 0,45 Met. oberhalb der Form geschöpfte Gas enthielt keine condensirbaren
Bestandtheile; es bestund aus
Kohlensäure
0,49
Kohlenoxyd
33,70
Wasserstoff
1,81
Stikstoff
64,00.
Leztere Analyse beweist, daß aller oder beinahe aller atmosphärische Sauerstoff sich
mit Kohlenstoff verband und dann in der untern Region des Ofens alles zugegangen
ist, als wenn er mit Kohlen gespeist worden wäre. Dieß vorausgesezt, wurde die
zuerst erzeugte Kohlensäure bald in Kohlenoxyd umgewandelt; nun konnte, da ein Theil
der durch die directe Verbrennung des Kohlenstoffs entwikelten Wärme verschwand, um
Kohlenoxyd zu bilden, die aufsteigende Säule nicht mehr freie Wärme behalten, als
durch das in ihr enthaltene Kohlenoxydgas repräsentirt wird, und die Verkohlung des
Holzes nur durch leztere bewerkstelligt werden; daher sie gerade so erfolgte, als
wenn das Holz in einer Retorte erhizt worden wäre.
Da die Temperatur der Gase bei ihrem Austritt aus dem Gaserzeuger nur 125° C.
ist, so begreift man, warum Hr. Ebelmen den Grundsaz
aufstellte: daß die zur Verkohlung des bloß an der Luft
getrokneten Holzes erforderliche Wärme sehr nahe derjenigen gleichkommt, welche
dieselbe Kohle geben würde, wenn sie von Sauerstoffgas in Kohlenoxyd umgewandelt
würde. Diese Schlußfolgerung ist wichtig durch das Licht, welches sie über
die Anwendbarkeit des Holzes im Hüttenwesen im Allgemeinen und im Eisenhüttenwesen
insbesondere verbreitet.
Wenn also ein Hohofen mit kalter Luft und bloß lufttrokenem Holze betrieben wird, so
bleibt, sobald der Sauerstoff der aufsteigenden Säule in Kohlenoxyd verwandelt ist,
da diese Säule nur die zur Verkohlung des Holzes der absteigenden Säule
erforderliche Wärme hat, offenbar nicht so viel übrig, um das Wasser und die Kohlensäure aus dem Erz
und Zuschlag auszutreiben und die zur Desoxydation des Eisens durch das Kohlenoxyd
und zur Flüssigmachung des Zuschlags und des Roheisens nöthige Temperatur
hervorzubringen. Wollte man gegen diese Folgerung einwenden, daß die fühlbare oder
thermometrische Wärme sich unter das Holz, das Erz und den Zuschlag gleich vertheile
und nicht bloß an das Holz gehe, so antworten wir, daß dann in dem Ofen, oberhalb
der Region, wo die Kohlensäure sich eben in Kohlenoxyd umwandelte, sich bald eine
Gränze bilden würde, wo das Holz, der Zuschlag und das Erz nicht mehr erhizt würden
und, indem diese Gränze immer mehr gegen die Form niederginge, ein Augenblik
eintreten würde, wo das Holz dort ankommen würde, ohne in Kohle umgewandelt zu seyn;
es könnte dann keine Wechselwirkung zwischen dem Erz, dem Zuschlag und dem
Brennstoff mehr stattfinden. Der Schluß, zu welchem wir so eben kamen, gibt uns die
Erklärung, warum man in den meisten Eisenwerken der Franche-Comté vom
grünen Holz abgekommen ist und die Nothwendigkeit, wenn man sich dessen noch länger
bedienen wollte, die Luft hinlänglich stark zu erhizen, um das Wärmequantum zu
ergänzen, welches zur Verkohlung des Holzes, der Reaction des Kohlenoxyds und des
Erzes, und zum Flüssigmachen des Zuschlags und des Roheisens unerläßlich ist.
C. Untersuchung der mit Torf
erzeugten Gase. – Die Untersuchung des Gases aus TorfDieser Torf gab bei der Destillation 70,4 flüchtige Bestandtheile und
hinterließ einen Rükstand,welcher bestund aus26,2 Kohle, 3,4 Asche., welcher in demselben Gaserzeuger wie das Holz verbrannt wurde, führte Hrn.
Ebelmen auf interessante Beobachtungen über die
Verschiedenheit dieser beiden Brennstoffe, wenn sie auf diese Weise verbrannt
werden. Wenn das Gas aus dem Holze allen atmosphärischen Sauerstoff im Zustand von
Kohlenoxyd enthält, enthält das Gas aus dem Torf nur 2/3 des atmosphärischen
Sauerstoffs im Zustand von Kohlenoxyd, wie folgende Analysen zeigen:
Kohlensäure
7,32
10,79
Kohlenoxyd
22,63
21,04
Wasserstoff
5,92
9,36
Stikstoff
64,13
58,80.
Ein Liter trokenen Gases gab bei 0° und 0,760 Met. Druk 0,366 Gramme flüssiger
Producte.
Man würde sonach, um alle Kohlensäure, welche anfangs durch die Einwirkung des
Sauerstoffs auf den Kohlenstoff des Torfs erzeugt wird, in Kohlenoxyd umzuwandeln,
vom Torf einer höhern Säule bedürfen als vom Holz. Diese Verschiedenheit rührt
daher, daß die Torfkohle sich nicht so gern in Kohlensäure und Kohlenoxyd umwandelt
wie die Holzkohle; sie nähert sich in dieser Beziehung den Kohks.
D. Untersuchung der aus Kohks
erzeugten Gase. – Hr. Ebelmen überzeugte
sich, indem er einen Gaserzeuger mit Kohks speiste, von der Möglichkeit, Gas zu
erzeugen, welches sich zum Erhizen eines Flammofens zum Zerrennfrischen eignet.
Durch Verbrennung von 154 Kilogr. Kohks mit erwärmter Luft von 160 bis 180°
C. bringt man 300 Kilogr. Roheisen zum Schmelzen.
Das Gas bestund aus:
Kohlensäure
0,73
Kohlenoxyd
33,54
Wasserstoff
1,47
Stikstoff
64,10
Schwefelwasserstoff
0,16.
Das Vorkommen von Schwefelwasserstoff in einem Gase von so hoher Temperatur ist
schwer zu erklären, wenn man nicht annimmt, daß er sich erst bei niedrigerer
Temperatur bildet, als die ist, auf welcher sich die Gase in der Region der Form
befinden; es wäre nämlich nicht unmöglich, daß Schwefel und Wasserstoff sich bei
sehr hoher Temperatur darin in solchem Zustand befinden, daß sie durch ein Sinken
der Temperatur sich vereinigen. Vielleicht enthielt das Gas noch
Schwefelkohlenstoff. Jedenfalls könnte man das Gas mittelst Kalk und
Eisenhammerschlag von seinem Schwefel befreien.
Beobachtungen und Versuche über die
Verkohlung des Holzes nach dem gewöhnlichen Verfahren.
Wir beschließen diesen Bericht mit der Darlegung der Beobachtungen und Versuche des
Hrn. Ebelmen über die nicht durch Destillation in
verschlossenen Gefäßen, sondern nach dem gewöhnlichen Verfahren in Meilern
erfolgende Verkohlung des Holzes.
Es fragt sich, ob die zur Verkohlung erforderliche Wärme durch die Verbrennung
gasförmiger Kohlenwasserstoffe mittelst des atmosphärischen Sauerstoffs, welcher in
den Meiler dringt, oder durch die Verbrennung des
Kohlenstoffs entsteht?
Erzeugt der Kohlenstoff beim Verbrennen Kohlensäure oder Kohlenoxyd?
Endlich, wie vertheilt sich die Luft im Meiler und wie pflanzt sich die Verkohlung in
demselben fort?
Die Lösung dieser Fragen war, indem sie die Theorie der Verkohlung liefert, gewiß von
großem Interesse auch für die Praxis, hinsichtlich des durch das gewöhnliche
Verfahren zu erreichenden höchstmöglichen Ergebnisses und der Möglichkeit, das Holz
auf wohlfeile und eben so einfache Weise in rothe Kohle zu verwandeln, als in
schwarze.
Die Versuche des Hrn. Ebelmen wurden zu Audincourt
angestellt, wo das Holz nach dem gewöhnlichen Verfahren, nur mit folgenden
Abänderungen desselben, in Kohle verwandelt wird. Man macht eine Vertiefung in Form
eines Kessels in die Mitte der zur Errichtung des Meilers bestimmten Fläche; die
Wände dieser Höhlung werden mit einer Baksteinmauer gefüttert und drei unterirdische
Canäle, welche sich außerhalb des Meilers öffnen, laufen divergirend vom Kessel aus;
man füllt den Kessel mit gut ausgetroknetem kleinem Holze an, bedekt ihn mit einer
Eisenblechplatte und richtet dann den Holzmeiler darüber und um sie herum auf. Jeder
Meiler besteht aus 50 bis 60 Stères Holz. Die Verkohlung dauert 4 bis 5 Tage.
Früher bestund ein Meiler aus 150 bis 180 Stères Holz und die Verkohlung
dauerte 12 bis 15 Tage.
Wir wollen nun die Resultate der Untersuchungen des Hrn. Ebelmen mittheilen.
Er findet, daß die aus dem Meiler zu verschiedenen Zeitpunkten der Verkohlung
ausgezogenen Gase auf folgende Weise zusammengesezt sind: nimmt man, vom Volum des
Stikstoffs ausgehend an, daß der ihm in der Luft entsprechende Sauerstoff durch die
Verkohlung völlig in Kohlensäure umgewandelt wurde, so findet man, wenn man diesen
Stikstoff und diese Kohlensäure vom sämmtlichen Gas abzieht, noch einen Ueberrest
von Kohlensäure, Kohlenoxyd und Wasserstoff, deren wechselseitiges Verhältniß
dasselbe ist, wie im gasförmigen Product des in verschlossenen Gefäßen destillirten
Holzes, und in beiden Fällen nimmt die Menge des Wasserstoffs in dem Maaße zu, als
die Verkohlung ihrem Ende näher rükt.
Man kann daher sagen, daß bei der Verkohlung in Meilern das Holz in zwei Theile
zerfällt, wovon einer verbrennt, um zur Destillation des andern Theils die nöthige
Wärme zu liefern, und die Verbrennung des erstern Theils ist ausschließlich die
Folge der Vereinigung des Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff der Atmosphäre.
Was geht nun vor, nachdem das Feuer im Kessel angezündet wurde? Die Eisenblechplatte
erhizt sich und das darüber liegende Kleinholz kömmt in
Gluth; die dasselbe verbrennende Luft wird durch Zuglöcher eingeführt, welche in die
das Holz des Meilers bedekende und so eine Art Ofen bildende Erdschicht gemacht
werden. Man höhlt
allmählich neue Zuglöcher aus, vom Gipfel des Meilers bis zur Basis desselben,
wartet aber mit der Eröffnung neuer, bis die Verfehlung in den Theilen bewirkt ist,
welche mit den zulezt geöffneten correspondiren und die sich dann von selbst
verschließen, durch das Einsinken der Erde, welche wieder die dichtere
Zusammenhäufung der darunter befindlichen Kohle zur Folge hat. Die behufs des
Luftzutritts in der Basis des Meilers gemachten Zuglöcher bleiben während der ganzen
Dauer der Verkohlung offen. Die Fortpflanzung der Verkohlung erklärt Hr. Ebelmen folgendermaßen: anfangs nimmt die erzeugte Kohle
einen kegelförmigen Raum ein, dessen Achse mit der des Meilers zusammenfällt, mit
dem Unterschiede jedoch, daß dieser die Form eines geraden Kegels, d.h. eines Kegels
hat, dessen Spize oben und die Basis auf dem Boden ist, während der von der Kohle
eingenommene Raum die Gestalt eines umgekehrten Kegels hat, dessen Spize auf der
Mitte der Eisenblechplatte des Kessels ruht. In dem Maaße als die Verkohlung sich
fortpflanzt, öffnet sich der Winkel des Kegels immer mehr, bis zulezt die Verkohlung
durchaus vollendet ist. Die so erzeugte Kohle ruht auf unvollkommen verkohltem
Holze, welches jedoch noch hinlänglich Widerstand leistet, um nicht zu brechen.
Durch die Austroknung und die anfangende Destillation, welche die Holzstüke schon
erfuhren, entsteht ein leerer Raum zwischen ihnen, welcher mittelst der an der Basis
des Meilers gemachten Zuglöcher einen Luftzug veranlaßt.
Man könnte sich darüber wundern, daß der Sauerstoff der Atmosphäre an die feste Kohle
eher als an die brennbaren Gase geht, welche durch die Verkohlung des Holzes erzeugt
werden; bedenkt man aber, daß diese Gase mit Wasserdampf und Stikstoff vermengt sind
und daß ihre specifische Wärme sehr groß ist, so wird man einsehen, daß ihre
Temperatur niedriger ist als sie seyn müßte, um Feuer zu fangen.
100 Theile lufttrokenen Holzes der Destillation in verschlossenen Gefäßen
unterworfen, welche gehörig geleitet wurde, um das Maximum an Kohle zu erhalten,
liefern davon 25; ich sage gehörig geleitet, weil die
durch die Verkohlung der äußern Schichten des Holzes bei einer raschen Destillation
erhaltene Kohle zum Theil in Gas umgewandelt würde durch Einwirkung der bei der
Verkohlung des Innern desselben Holzes erzeugten elastischen Flüssigkeiten.
Hr. Ebelmen nimmt an, daß die zur Verkohlung von 100
Theilen lufttrokenen Holzes erforderliche Wärme derjenigen entspricht, welche 17,5
Theile Kohlenstoff dieses Holzes bei ihrer Verwandlung in Kohlenoxyd entwikeln
würden. Da nun 100 Theile Holz ungefähr 17,5 Kohle zurüklassen, so kann man sagen,
daß die zur Verkohlung lufttrokenen Holzes erforderliche Wärme ziemlich derjenigen gleich ist, welche
durch die Umwandlung der aus diesen 100 Theilen Holz erzeugten Kohle in Kohlenoxyd
geliefert würde.
Die Modification, deren die Ausführung der Verkohlung in Meilern in ökonomischer
Hinsicht noch fähig wäre, bestünde nach Hrn. Ebelmen
darin, die Wärmeentwikelung mittelst eines Brennmaterials von sehr geringem Werthe
zu bewerkstelligen.
Endlich scheint es Hrn. Ebelmen nach seiner Theorie der
Verkohlung in Meilern sehr schwierig zu seyn, dieses Verfahren auf die Erzeugung der
rothen Kohle mit Erfolg anzuwenden.