Titel: | Ueber die Ausnutzung der Brennstoffe im Hochofenbetriebe. |
Autor: | F. |
Fundstelle: | Band 254, Jahrgang 1884, S. 167 |
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Ueber die Ausnutzung der Brennstoffe im
Hochofenbetriebe.
Ueber die Ausnutzung der Brennstoffe im
Hochofenbetriebe.
Ueber die Durchgangszeit der Gichten in den Hochöfen hat
H.
Fehland (Stahl und Eisen, 1884 S.
331 u. 497) Erhebungen angestellt, da es auf diese bei Berechnung des
Rauminhaltes der Oefen wesentlich ankommt.
Ein rheinisches Hüttenwerk für weißstrahliges Puddeleisen hat in 24 Stunden 40 Gichten von:
3,75t
Erz
(1cbm
= 1900k) =
1,97cbm
1,25 Kalk
(2
= 1500 ) =
0,83
1,90 Kokes
(1
= 450 ) =
4,20
––––––
7,00cbm.
Der Ofeninhalt ist J =
232cbm; der Ofen faſst also 33 Gichten, aber
wegen Zusammensinterung der Beschickung erfahrungsmäſsig ⅛ mehr oder 37 Gichten. Die
Durchgangszeit der Gichten wird für diesen Ofen also 22 Stunden sein.
Ein westfälisches Werk hat 34 Gichten von:
3,20t
Erz
1,68cbm
1,10 Kalk
0,73
1,65 Kokes
3,67
––––––
6,08cbm.
Bei J = 164cbm faſst der Ofen unter ⅛ Zusatz 30,5 Gichten und
hat stark 21 Stunden Durchsetzzeit.
Ein österreichischer Hochofen hat dagegen 22 bis 24 Gichten
von:
6,72t
Erz
3,62cbm
1,78 Kalk
1,13
3,80 Kokes
10,13
––––––
14,88cbm.
Aus J
= 253cbm erfolgen unter
⅛ Zuschlag 19 Gichten, so daſs die Durchgangszeit also 21 bis 19 Stunden
beträgt.
Man hat demnach für weißstrahliges
Eisen und Oefen von etwa 20m Höhe für Kokesbetrieb
zur Berechnung des Rauminhaltes derselben einfach zu ermitteln, wie viel Cubikmeter
die der beabsichtigten Tagesleistung an Roheisen entsprechenden Schmelzmaterialien
an Raum erfordern und hiervon 7/9 oder 0,8 als J
anzunehmen. Sehr niedrige und kleine Oefen können auf Kosten des Kokes Verbrauches
mit einer weit geringeren Durchgangszeit der Gichten auskommen. So hat z.B. ein
rheinisches Werk bei Oefen von 13m Höhe und J= 110 im gewöhnlichen Betriebe nur eine solche von 11
bis 11,5 Stunden, aber auch schon mit 10 Stunden längere Zeit hindurch
gearbeitet.
Steirische Holzkohlen-Hochöfen von J
= 66cbm, bei 14m,5 Höhe und 3m,0 Kohlensackweite, haben 56
Gichten von 1cbm,8 Kohle und 0cbm,365 Möller, mithin 14,7 Stunden
Durchgangszeit.
Die Ilseder Hütte für Phosphor reiches
Eisen hat bei 296cbm Inhalt täglich 30,5
Gichten von:
11,7t
Eisenstein
(1cbm
= 1922k) =
6,09cbm
4,0 Kokes
(1
= 475 ) =
8,42
––––––
14,51cbm,
so daſs der Ofen einschlieſslich ⅛ Zuschlag = 23
Gichten faſst, welche demnach eine Durchgangszeit von etwa 18 Stunden besitzen.
Einer der neueren westfälischen Oefen für Thomaseisen dagegen hat 63 Gichten von 5cbm,9, einen Inhalt von 235cbm, faſst
also einschlieſslich Zuschlag 45 Gichten und hat demnach etwa 17 Stunden
Durchsetzzeit.
Ein Siegener Werk für Spiegeleisen
mit 93cbm Ofeninhalt hat 25 Gichten von:
2,90t
Eisenstein
(1cbm = 1750k) =
1,66cbm
0,90 Kalk
0,60
1,56 Kokes
3,47
––––––
5,73cbm.
Der Ofen faſst demnach einschlieſslich Zuschlag 18
Gichten mit etwa 17¼ Stunden Durchgangszeit. In einem anderen Ofen von 136cbm Inhalt gehen 48 Gichten nieder von:
1,93t
Eisenstein
(1cbm = 1800k) =
1,07cbm,
0,99 Kalkstein
0,66
1,20 Kokes
2,67
––––––
4,40cbm.
so daſs der Ofeninhalt 35 Gichten bei einer
Durchgangszeit von 17½ Stunden entspricht.
Bei Gießereieisen ist zu
unterscheiden, ob dasselbe feinkörnig, zum direkten Vergieſsen erblasen, oder auf
die Erzeugung von Eisen Nr. 1 zum Umschmelzen und mit hohem Gehalte an Silicium
hingearbeitet werden soll:
Ofeninhalt J
=
325cbm
167cbm
73,5cbm
Gichtenzahl
=
22
24
45½
Für 1 Gicht an
Erz
3,70cbm
1,57cbm
0,44cbm
Kalk
1,64
0,83
0,18
Kokes
9,42
4,44
0,83
eine
Gicht
14,76
6,84
1,45
Fassung an Gichten
24¾
27½
57
Durchgangszeit
27 Std.
27½ Std.
30 Std.
Hiernach würde für Gieſsereieisen Nr. 1 die
Durchgangszeit der Gichten zu 27 bis 30 Stunden in Rechnung zu bringen sein.
Oefen, welche nur auf Gieſsereieisen Nr. 1 und 2 betrieben werden,
haben folgende Verhältnisse:
Ofeninhalt J
=
203cbm
285cbm
Gichtenzahl
=
10½
27,5
Für 1 Gicht an
Erz
3,80cbm
2,20cbm
Kalk
0,96
0,37
Kokes
9,78
5,33
eine
Gicht
14,54
7,90
Fassung an Gichten
15¾
40,6
Durchgangszeit
36 Std.
35,4 Std.
Für diese Eisensorte dürfte demnach die Durchgangszeit
zu 36 Stunden anzunehmen sein.
Die Verwendung von Rohkohle im Hochofen besprach J. L. Bell auf der Versammlung der Iron and Steel Institute am 30. April d. J. (vgl. Iron, 1884 Bd. 23 S. 373). Danach liefern einige
Kohlenschächte Pensylvaniens Anthracit, welcher vom chemischen Standpunkte aus als
natürliche Koke bezeichnet werden kann; deren Leistung ist jedoch erfahrungsmäſsig
etwa 10 Proc. geringer als die der künstlichen Koke und wegen ihres Zerfallens in
der Wärme erfordert dieselbe einen höheren Winddruck.
Als Beispiel von bituminöser Kohle wählt Bell eine bei
Brock well in Süd-Durham gefundene, von folgender Zusammensetzung:
Kohlenstoff
81,47 Proc.
Wasserstoff
4,57
Sauerstoff
5,04
Stickstoff
0,91
Schwefel
1,22
Wasser
0,76
Asche
5,51
Die daraus hergestellten Kokes haben nach der Rechnung 92,44
Proc. Kohlenstoff. Mittels der Dulong'schen Formel
berechnet nun Bell für diese Kohle einen Brennwerth von
7651c, für die Kokes 7395°. (Der sogen.
gebundene Wasserstoff ist hierbei nicht berücksichtigt. Ref.) Als Bestätigung, daſs thatsächlich der Brennwerth dieser Kohle fast
dem der Kokes gleich ist, führt Bell an, daſs nach
Beobachtungen von Donnell auf der North-Eastern
Eisenbahn die Locomotive für jede Meile durchschnittlich ebenso viel Kohle als Kokes
gebrauche. (Dies ist durchaus kein Beweis, vgl. 1881 241
449. Ref.) Die flüchtigen Bestandtheile der Kohle
werden nun im Hochofen nur zum Theile verbrennen, sie könnten aber zur Reduction des
Eisenoxydes dienen; es ergibt sich jedoch, daſs die Kohlenwasserstoffe keine
erhebliche Dienste leisten.
Ein mit Cännelkohle aus Lanarkshire betriebener 22m,5 hoher Hochofen arbeitete mit Wind von 427°. Die von Rocholl ausgeführte Analyse der Kohle ergab:
flüchtig
Wasser (bei 100° flüchtig)
11,62
–
Kohlenstoff
66,00
12,59
Wasserstoff
4,34
4,34
Sauerstoff
11,09
11,09
Stickstoff
0,94
0,94
Schwefel
0,59
Asche
5,42
–––––
–––––
100,00
28,96.
Die Gichtgase hatten folgende Zusammensetzung:
Vol.-Proc.
Gew.-Proc.
Kohlensäure, CO2
6,29
9,66
Kohlenoxyd, CO
29,04
2 8,36
Methan, CH4
2,84
1,59
Aethylen C2H4
0,24
0,23
Wasserstoff
6,83
0,48
Stickstoff
54,63
53,34
Ammoniak
0,13
0,07
Wasser
–
6,27.
Verhältniſs des Kohlenstoffes als CO2 : CO = 1 : 4,62. Die Gichtgase waren 190° warm, der zugeführte Wind
427°. Auf 100 Th. Roheisen kam folgende Beschickung:
Kohle
212,0
Eisenstein
187,3
Kalkstein
54,7.
Die Beschickung enthielt Kohlenstoff:
Nicht flüchtig in der Kohle
113,2
In den Kohlenwasserstoffen
26,7
Im Kalksteine
6,6
–––––
146,5
Davon Kohlenstoff im Roheisen
3,5
Desgl. im Theere
6,9
–––––
Kohlenstoffgehalt der Gichtgase
136,1.
Für 100 Th. Roheisen beträgt somit das Gewicht der Gichtgase:
Kohlen-stoff
Sauer-stoff
Wasser-stoff
Stick-stoff
Kohlensäure
81,3
22,1
59,2
–
–
Kohlenoxyd
238,6
102,2
136,4
–
–
Methan
13,4
10,1
–
3,3
–
Aethylen
1,9
1,7
–
0,2
–
Wasserstoff
4,0
–
–
4,0
–
Stickstoff
448,9
–
–
–
448,9
Ammoniak
0,6
–
–
0,1
0,5
Wasser
52,7
–
46,9
5,8
–
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
841,4
136,1
242,5
13,4
449,4.
Die Wärmeverhältnisse stellen sich im Vergleiche zu einem Hochofen, welcher 111,6 Th.
Kokes bezieh. 102 Th. Kohlenstoff für Clevelander geröstetes Eisenerz gebraucht,
folgendermaſsen:
Rohkohle
Kokes
Gebundener Kohlenstoff
113,2
102,0
Ab Kohlenstoff des Kalksteins
6,5
8,2
–––––
–––––
Bleiben für die Wärmeentwickelung
106,7
93,8
Wärmeentwickelung durch Verbrennen des
Kohlen- stoffes zu Kohlenoxyd
256080cIm Originale steht, auf 20 berechnet: 21,34 × 2400 = 51204.Ref.
225120c
Desgl. eines Theiles desselben zu CO2
124040
182560
Durch Verbrennen von Wasserstoff
93500
–
Wärme im Gebläsewinde
59600
59595
––––––––
––––––––
Zusammen
533220c
467275c.
Rohkohle
Kokes
Davon zum Schmelzen der Schlacke
50270c
83510c
Wasserzersetzung
15810
13600
Austreiben und Zersetzen der Kohlensäure
der Mineralien
41180
51510
Wasserverdampfung
15255
1560
Austreiben der Kohlenwasserstoffe
122800
–
Reduction des Eisenoxydes
163550
165540
Kohlenstoffgehalt des Roheisens
8400
7200
Reduction von Silicium, Phosphor und Schwefel
21330
20870
Verlust durch Ofenmauerwerk
27435
18290
Zum Schmelzen des Eisens
33000
33000
Aus Kühlwasser
9090
9090
Durch die Gichtgase
44765
55215
–––––––
–––––––
552885c
459385c.
Bei der Verwendung von Kohle im Hochofen findet somit eine viel unvollkommenere
Oxydation des Kohlenstoffes und folglich auch eine geringere Wärmeentwickelung statt
als bei Kokes; dagegen wird ein Theil des Wasserstoffes mit verbrannt, die erzeugte
Wärme jedoch durch die zur Entgasung der Kohle erforderliche Wärme mehr als
ausgeglichen.
Die reducirende Wirkung der Hochofengase auf Sphärosiderit hört auf, sobald ⅓ des
Kohlenoxydes der Gichtgase zu Kohlensäure oxydirt ist, so daſs z.B. Clevelander Erz
durch die aus einem 24m hohen Hochofen
entweichenden Gichtgase wenig oder gar nicht reducirt wurde. Bei Verwendung roher
Kohle wird diese Grenze in der Zusammensetzung der Gichtgase bei weitem nicht
erreicht, da in denselben 4,64 Th. Kohlenoxyd auf 1 Th. Kohlensäure, oder unter
Berücksichtigung des ebenfalls reducirenden Wasserstoffes und der Kohlenwasserstoffe
6,22 Th. auf 1 Th. Kohlensäure kommt. Von dem in den Hochofen eingebrachten
Kohlenstoffe wird der mit Wasserstoff verbundene Theil nicht bis in die Nähe der
Düsen gelangen. Als Zersetzungsproduct der atmosphärischen Feuchtigkeit ist aber
Wasserstoff dort stets vorhanden, möge der Ofen mit Kohle oder Kokes betrieben
werden. Bei Verwendung von Kokes oder Kohle müſsten die Gase für je 100 Gew.-Th.
Eisen folgende Mengen Kohlenstoff als Kohlensäure enthalten:
Kokes
Kohle
Von der Reduction der Eisenoxydes
32,9 Th.
32,9 Th.
Aus dem Kalksteine
8,2
6,5
–––––
–––––
Zusammen
41,1
39,4
Thatsächlich gefunden
32,6
22,1
–––––
–––––
Somit fehlen
8,5
17,3
Kohlenstoff in den Kokes
102,0
113,2
Davon ab der Kohlenstoff, der in CO ver- wandelten
Kohlensäure
8,5
17,3
–––––
–––––
Somit fester Kohlenstoff im Gestelle
93,5 Th.
95,9 Th.
Hiernach ist in beiden Fällen die Menge des thatsächlich zu
den Düsen zur Schmelzung von Eisen und Schlacke gelangenden Kohlenstoffes für beide
Fälle nicht wesentlich verschieden.
Das vortheilhafte Arbeiten der hohen Hochöfen wird dadurch mit veranlaſst, daſs das Erz länger
der reducirenden Wirkung des Kohlenoxydes bei einer niedrigeren Temperatur
ausgesetzt ist als zur Reduction der Kohlensäure durch Kohlenstoff erforderlich ist.
Daraus erklärt sich die Rückoxydirung der Kohlensäure in den älteren Clevelander
Hochöfen. Während 24m hohe Oefen auf 100 Eisen
etwa 32,6 Th. Kohlenstoff als Kohlensäure liefern, geben etwa 15m hohe nur 27,4. Die Rückoxydirung der Kohlensäure
in den schottischen Hochöfen wird jedoch theilweise auf die Anwesenheit des aus der
Kohle entweichenden Wasserstoffes zurückzuführen sein. Als Bell z.B. über Kalkstein in einer rothglühenden Röhre Wasserstoff leitete,
wurde etwa die Hälfte der Kohlensäure unter Wasserbildung in Kohlenoxyd verwandelt.
Bei der Reduction der Kohlensäure vor den Formen werden aber die sich bildenden
Wasserdämpfe wieder durch die Kohle zerlegt. Die Gase vor den Formen eines
schottischen Hochofens bestanden aus:
Kohlensäure
1,43
Proc.
Kohlenoxyd
32,96
Wasserstoff
2,60
Stickstoff
63,04
Legt man der Berechnung den Stickstoff zu Grunde, so ergibt
sich, da 448,9 auf 100 Roheisen kommen, 103,2 Th. Kohlenstoff statt 106,7, wie oben
berechnet.
Bei der schottischen Cännelkohle wird die Verbrennung der daraus entwickelten Gase
die zur Entgasung derselben erforderliche Wärme liefern. 100 Kohle sollen 58,83
Kokes ergeben, bestehend aus 91,63 Proc. Kohlenstoff, 0,50 Proc. Wasser und 7,87
Proc. Asche. Die zur Erzeugung von 100k Roheisen
im schottischen Hochofen erforderliche Wärmemenge, – wenn die Kohle verkokt, statt
roh verwendet wird – schätzt Bell zu 417815c. Bei Verwendung von 427° warmem Wind und wenn
auf 1 Th. Kohlenstoff zu CO2 2,28 zu CO kommen,
beträgt die Gesammtwärme für 1k Kohlenstoff 4587°.
Daraus ergeben sich 91k,1 Kohlenstoff für 100k Roheisen und mit 3,5 Proc. Kohlenstoff im
Roheisen 94k,6 Kohlenstoff, entsprechend 103k,25 Kokes von 91,63 Proc. Kohlenstoffgehalt. Die
thatsächlich verwendete Kohle enthielt aber 113k,2
gebundenen Kohlenstoff, entsprechend 123k,5 Kokes,
so daſs die Verwendung der rohen Kohle einen Mehrbedarf von 18k,6 Kohlenstoff für 100k Roheisen bedingt. Rechnet man dafür 20k Cännelkohle, so haben diese einen Marktwerth von
nur etwa 15 Pf., d.h. weniger als das vorherige Verkoken der Kohle kosten würde.
Bei der Verwendung von Kohle im Hochofen ist noch zu berücksichtigen, daſs zur
Gewinnung des Theeres und Ammoniaks etwa 13mal soviel Gase der entsprechenden
Behandlung unterworfen werden müssen, als wenn die Kohle vorher in Kokesöfen entgast
wird, daſs die Gewinnung der Nebenproducte daher im letzteren Falle leichter ist.
Doch soll die von Pease und Comp. im Carvés'schen Ofen (vgl. 1883 250 527) gewonnenen Mengen von Theer und Ammoniak für die Tonne Kohle nicht gröſser sein als
Baird und Comp. beim Hochofenbetriebe erhalten,
d.h. etwa 9k Ammoniumsulfat, im Werthe von 2,30 M.
und für etwa 1,80 M. Theer; neuerdings haben letztere sogar 13k,6 Sulfat und 102k Theer erhalten.
Die Verwerthung der Braunkohle für den HochofenbetriebVgl. Grandjean 1852 123 43. Prevali 1875 217 71. Nessel 1876 219
* 322. (Teplitz 1882 246
241.) kann nach F. Kupelwieser (Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen,
1884 S. 9) in der Weise erfolgen, daſs man dieselben im rohen Zustande, oder verkokt
verwendet, oder aber daſs man sie vergast und diese Gase in den Hochofen führt. Der
ausschlieſslichen Verwendung von Braunkohlen im Hochofen stehen noch nicht
beseitigte praktische Schwierigkeiten im Wege, so daſs man sich darauf beschränkt,
die rohe Kohle mit Kokes gemischt zu verwenden. In dieser Weise werden seit einer
Reihe von Jahren beim Hochofen in Zelt weg zwischen 20 und 40 Proc. Braunkohlen
gegichtet. Erwähnenswerth ist ferner die Verwendung von Braunkohle bei der
Roheisenerzeugung in Kalan.
Ueber die Verwendung der aus mineralischen Brennstoffen erzeugten Gase bei der
Roheisengewinnung im Hochofen sind vor wenigen Jahren Versuche von F. Reiser u.a. durchgeführt worden, ohne daſs jedoch
bis jetzt ein für die Praxis nennbarer Erfolg erzielt wäre.
Die ersten Versuche zur Verwendung verkokter Braunkohlen
beschäftigten sich damit, die Braunkohlen und Lignite einer trockenen Destillation
zu unterwerfen. Man versuchte durch eine sorgfältige Auswahl von Stückkohlen, welche
beim Verkohlen dem Zerfallen weniger unterworfen waren als andere Kohlen, brauchbare
Ergebnisse zu erhalten. Derartige Versuche wurden in Fohnsdorf schon im J. 1839, in
Voitsberg 1841, in Leoben 1851, in Wolfsegg vor dem J. 1860 und im groſsen
nordböhmischen Braunkohlenbecken im J. 1860 zu wiederholten Malen in Meilern und
Stadeln selbst bis zu 60t Fassungsraum ausgeführt.
Die Erfolge waren im Allgemeinen nahezu dieselben.
Unterwarf man diesen Versuchen Braunkohlen, so erhielt
man 40 und mehr Procent von mehr oder weniger kleinen, meist scharfkantigen harten
Stücken von annäherungsweise parallelepipedischer Gestalt, welche, wenn die
verwendete Verkohlungstemperatur hoch genug war, auch deutlichen Metallglanz zeigen
und festen Anthraciten auſserordentlich ähnlich sehen. Die Korngröſse der erhaltenen
Stücke war stets eine verhältniſsmäſsig kleine, wenn die verwendeten Kohlenstücke
auch noch so groſs waren. Erhielt man selbst einzelne faustgroſse Stücke, so waren
dieselben doch stets zerklüftet, zerfielen sowohl beim Verführen, sowie vor der Form
eines Feuers in noch kleinere Stücke.
Bei der Verkokung von Ligniten erhält man allerdings nur
30 bis 46 Procent an verkohlten Rückständen, bei richtiger Auswahl der der Verkokung
unterworfenen Kohlenstücke aber doch eine Anzahl von gröſseren Stücken, welche, wenn
dieselben auch zerklüftet sind, doch mechanisch deshalb zusammenhalten, weil in
Folge der in den Ligniten noch so häufig vorhandenen Holztextur das Zerfallen
theilweise verhindert wird. Bei sogen. knorrigen Kohlen erhält man daher in dieser
Beziehung die besten Erfolge und selbst die sogen. Brettelkohle gibt noch besser
zusammenhängende Stücke als jene Lignite, bei welchen die Holztextur nicht mehr gut
erkennbar ist. Aber auch diese gröſseren Stücke von verkokten Ligniten vertragen
keinen längeren Versandt, weil dieselben zerfallen; sie werden in den Schachtöfen
zerdrückt und vor der Form eines Feuers zerspringen dieselben sehr häufig ähnlich
den Kohlen aus Lärchenholz. Nur in einzelnen wenigen Fällen zeigten sich an den
Rändern kleinerer Stücke Spuren des Abschmelzens. Bei sorgfältiger Auswahl findet
man sogar einzelne Stücke, welche, im Tiegel rasch erhitzt, vollkommen
zusammenschmelzen.
Den Versuchen, Braunkohlen und Lignite in freien Haufen oder in Stadeln zu verkohlen,
folgten solche in geschlossenen Räumen, d.h. in Kästen aus Blech und Guſseisen,
sowie in gemauerten Oefen und zwar auf der gräflich Meran'schen Hütte in Krems im J. 1861 und 1862 von Endemann, in den J. 1863 bis 1866 von Th.
Drasch, etwas später von Polley in Köflach,
sowie in der Eisenhütte in Donawitz. Jedoch alle diese Versuche hatten keinen
Erfolg, welcher wesentlich besser als die früheren, aber ökonomisch unvortheilhafter
war, weil die Beschaffung und Erhaltung der Oefen zu theuer wurde.
Man bemühte sich daher im Allgemeinen dadurch eine gröſsere Ausbeute zu erzielen und
das Zusammenbacken der Kokes zu verbessern, daſs man geschlossene Verkokungsräume
verwendete und vielleicht eine etwas gröſsere Gasspannung erzielte. Da jedoch diese
Versuche zu keinem Erfolge führten, so versuchte man einerseits durch Zusätze
gleichsam die Zusammensetzung der Braunkohlen und
Lignite dahin zu ergänzen, daſs dieselben in der That
die Eigenschaft zusammen zu backen erhielten, sowie man andererseits sich bemühte,
Bindemittel ausfindig zu machen, durch welche die
verkohlten Stückchen von Braunkohlen und Ligniten in einer solchen Weise gebunden
werden können, daſs dieselben feste gekohlte Rückstände in gröſseren Stücken geben,
welche widerstandsfähig beim Verführen sind, beim Erhitzen vor dem Gebläse nicht
zerspringen und endlich auch in Schachtöfen nicht zerdrückt und zerrieben
werden.
Versuche der ersteren Art wurden im J. 1869 auf den Otto v.
Mayr'schen Werken in Judenburg und später in Köflach von Danziger und Jax
ausgeführt. Die Verkohlung wurde in stehenden Retorten, welche theils aus Blech,
theils aus Guſseisen hergestellt und mit einer äuſseren Heizung versehen waren,
ausgeführt. Die Retorten konnten oben beschickt und unten seitlich entleert werden.
Der Einsatz bestand in der Regel aus 1075k
Braunkohlen oder Ligniten. Etwa 6 bis 8 Stunden nach Beginn der Arbeit war die
Spannung der Gase die gröſste und wurde dieselbe gegen Ende der Heizdauer, welche in
der Regel 24 bis 30 Stunden in Anspruch nahm, nahe Null. Im Verlaufe der Arbeit
wurde mehrmals Steinkohlentheer zugefügt, um gleichsam die Zusammensetzung zu
ergänzen, wodurch gleichzeitig eine augenblickliche Steigerung in der Spannung der
Gase erzielt wurde. Die Spannung der Gase erreichte bis 800mm Quecksilbersäule und sank aber auch bis auf
Null. Die Menge des Theerzusatzes schwankte bei einer Reihe von Versuchen zwischen 2
und 7 Procent des Kohleneinsatzes; die Kühlzeit betrug 12 bis 14 Stunden und erhielt
man aus Köflacher Ligniten nahezu 25 Proc. sogen. Groſskokes, d.h. etwas gröſserer
Stücke, und nahe 7 Proc. ganz kleiner Stücke, somit zusammen 32 Proc. Bei einzelnen
Einsätzen stieg das Ausbringen sogar auf 38 Proc. Zwischen den in Meilern gewonnenen
Kohlen und den Producten, welche mit Hilfe dieses Prozesses erzeugt wurden, war nur
der Unterschied zu erkennen, daſs bei den letzteren das Bestreben des
Zusammenhaftens einzelner Stückchen oft recht deutlich ausgeprägt war, da man
Partien fand, in welchen theils die scharfen Kanten deutlich abgeschmolzen, theils
einzelne Stückchen zusammengeklebt waren.
Die Versuche ergaben jedoch keine ökonomisch vortheilhaften Erfolge, da die
Eisenretorten zu schnell zu Grunde gingen und nur solche Anwendung finden konnten,
da auf eine höhere Gasspannung ein besonderes Gewicht gelegt wurde. Auſserdem waren
die Anlage- und Erhaltungskosten sehr bedeutend, die Leistungsfähigkeit eine sehr
geringe und die übrigen Betriebskosten sehr hohe. Im J. 1871 wurden bei der Wolfsegg-Traunthaler Kohlengewerkschaft auch ähnliche
Versuche durchgeführt, welche jedoch als eine nicht ganz glückliche Nachbildung der
eben angeführten Versuche betrachtet werden können.
Die nächste Reihe von Versuchen wurde in Vordernberg bei den damals der Köflach-Vordernberger Montan-Gesellschaft gehörigen
Hochöfen in den J. 1875 bis 1881 in Barff'schen
Verkohlungsöfen mit Köflacher Ligniten durchgeführt. Wenn man auch anfänglich auf
eine höhere Spannung der Gase rechnete, so erkannte man bald, daſs dieselbe durch
den zugeführten Dampf nicht erzielt wurde und daſs die Erfolge etwa dieselben waren
wie bei der Verkohlung in Meilern; man erhielt eben verkokte
Lignite (vgl. Jahresbericht der chemischen
Technologie, 1881 S. 16 und 1882 * S. 43).
Günstiger gestalteten sich die Ergebnisse jener Versuche, welche sich damit
beschäftigten, beim Verkohlen von Kohlenstückchen geringer Korngröſse durch Zusatz
eines Bindemittels diese in einer solchen Weise zu
verkitten, daſs die erhaltenen Kokes fest, tragfähig, widerstandsfähig sind und beim
Erhitzen nicht zerfallen. W. Reuſs und A. Hofmann haben nun sowohl aus der Abfallslösche von
Fohnsdorf, wie aus der Kleinkohle von Köflach, welche bis jetzt auf Halden gestürzt
wurde, brauchbare Kokes erzeugt. Die verwendeten Kohlen hatten folgende
Zusammensetzung:
Feingries von Fohnsdorf
Rohe Kohle, vonder Grube ge-liefert
GewascheneKohle
GewascheneKohle, bei 100°getrocknet
Kohlenstoff
36,47
41,71
57,05
Theer und Gase
24,48
28,03
38,09
Wasser, hygroskopisch
26,72
26,71
–
Asche
12,33
3,55
4,86
––––––
––––––
––––––
100,00
100,00
100,00.
Kohlenlösche von Fohnsdorf
Kohlenstoff
35,50
40,42
54,12
Theer und Gase
27,54
28,82
38,98
Wasser, hygroskopisch
25,82
25,82
–
Asche
11,14
5,11
6,90
––––––
––––––
––––––
100,00
100,17
100,00.
Grobgries von Köflach
Kohlenstoff
38,15
40,82
57,50
Theer und Gase
24,29
25,30
35,79
Wasser, hygroskopisch
28,20
29,35
–
Asche
9,36
4,70
6,71
––––––
––––––
––––––
100,00
100,17
100,00.
Da die rohen Kohlen einen zu hohen Aschengehalt hatten, so
wurden dieselben einer einfachen Siebsetzarbeit unterworfen. Aus den aufbereiteten
Kohlen wurden Kokes mit 9 bis 13 Proc. Asche erhalten. Die Verkokung wurde bei den
in Sillweg durchgeführten Versuchen in einem 1m,48
hohen, 0,35 bis 0m,4 breiten und 6m langen Kokesofen ausgeführt, welcher einen
Einsatz von 2100k aufnahm. Dem neu beschickten
Ofen muſste jedesmal von auſsen wieder eine genügende Wärmemenge zugeführt werden,
um die durch noch unvollkommene Einrichtungen veranlaſsten Wärmeverluste zu
ersetzen. Bei besserer Einrichtung des Ofens wird sich dies jedoch vermeiden lassen.
Das Kokesausbringen erreichte im Durchschnitte 56 Proc. Grobkokes und für jede
Ladung 30 bis 40k Kokesklein. Die Art des
verwendeten Bindemittels wird noch geheim gehalten.
W. Schmidhammer (daselbst S. 111) bespricht den Bull'schen Prozeſs zur
Gewinnung von Wassergas. Verfasser geht von der Annahme aus, daſs 1k Kohle 1cbm,53
Wassergas liefert, welches aus gleichen Raumtheilen Kohlenoxyd und Wasserstoff
besteht. Verbrennt vor den Formen nur Wasserstoff, so daſs über den Formen nur
Kohlenoxyd, WasserdampfDies ist wohl nicht möglich, da der Wasserdampf durch das flüssige Eisen
wieder zersetzt wird.Ref. und Stickstoff vorhanden wäre, so
berechnet Verf. für 100k Eisen einen Gasverbrauch
von 87k,12, zu deren Erzeugung 57k,15 Kohle erforderlich wären.
Wenn Kohlenoxyd und Wasserstoff sich an der Reduction und an der Verbrennung vor den
Formen gleichmäſsig betheiligen und das Volumenverhältniſs CO2 : CO = 0,63 in den Gichtgasen ist, so würde sich
für 100k Eisen folgende Berechnung ergeben:
Zur Reduction der gerösteten Erze sind 40k,4 Gase nothwendig. Dadurch würden 37k,7 Kohlenoxyd und 2k,7 Wasserstoff in 59k,2 Kohlensäure und
24k
Wasserdampf übergeführt
werden. Durch die Reduction von 100k Eisen aus
ihrer Verbindung mit 42k,85 Sauerstoff werden:
42,85 × 3983 = 170671c verbraucht.
40k,4
Gase geben dagegen 40,4 × 5680
= 229472c
Davon sind 10 Proc. für Verluste
abzurechnen
= 22947
–––––––––
Es sind daher verfügbar
= 206525c.
Der Reductionsprozeſs ergibt somit einen Ueberschuſs
von 206525 – 170671 = 35854c.
Um das Eisen und die gebildete Schlacke auf die Schmelztemperatur
zu bringen und zu schmelzen, sind:
für 100k
Eisen
30000c
„ 30 Schlacke
13500
––––––
zusammen
43500c
und, um die geschmolzenen Massen
dünnflüssig zu erhalten und für andere Verluste, noch dazu
46500c
––––––
zusammen
90000c
durch Verbrennung von 90000 : 5680 = 15k,8 Gas vor den Formen mit heiſsem Wind von 800°
zu erzeugen.
In den 15k,8 Gas sind 14k,7 CO und 1k,04
Wasserstoff enthalten. Die Verbrennungsproducte enthalten (14,7 × 44) : 28 = 23k,1 CO2, 9 × 1,04
= 9k,39 H2O und,
da der im Winde enthaltene Sauerstoff O = 16k,69
beträgt, = (16,69 × 77) : 23 = 55k,8 Stickstoff.
Die Windmenge ist daher = 72k,49.
Die in den Gichtgasen enthaltene CO2 beträgt:
vor den Formen erzeugt
23,1k
bei der Reduction erhalten
59,2
–––––
zusammen
82,3k.
Die Gichtgase sollen ebenso viel CO enthalten. Es muſs
daher ein Ueberschuſs von (82,3 × 100) : 93,3 = 88k,7 Gasen dem Ofen zugeführt werden.
Die ganze verwendete Gasmenge beträgt somit 15,8 + 40,4 + 88,1 = 154k,3 Gase, zu deren Erzeugung (1,64 × 154,3) : 2,5 = 101k Kohle erforderlich sind.
Die Wärme der abziehenden Gichtgase wurde nicht gerechnet, da
sowohl der bei der Reduction austretende Wärmeüberschuſs, als auch die von dem
Gasüberschusse mitgebrachte Wärme der Einfachheit halber nicht berücksichtigt
wurden.
Wie weit diese theoretischen Berechnungen dem wirklich erforderlichen
Brennstoffaufwande entsprechen, müssen einschlägige Beobachtungen und Versuche
zeigen. Der Hochofenprozeſs selbst wird dadurch erschwert werden, daſs die Erzsäule,
da diese nicht durch die Kokesstücke aufgelockert wird, den Durchgang der Gase sehr
erschweren wird, um so mehr, als sich eine Zone bilden muſs, in welcher das
reducirte Eisen, besonders aber die Schlacke, noch nicht geschmolzen, aber doch
schon weich ist. Dadurch kann sich eine Schicht bilden, welche die Gase nicht
durchläſst. Die vollkommen cylindrische Form des Ofenschachtes muſs den Nachtheil
haben, daſs die Erzsäule mit dem ganzen Gewichte auf den geschmolzenen und weichen
Massen lastet. Die Anwendung einer ausgiebigen Rast kann dagegen wieder unangenehme
Brückenbildungen zur Folge haben. Bei Verwendung von Stückerzen ist die Durchführung
des Prozesses noch eher denkbar, da ja der Betrieb der Gasröstöfen zeigt, daſs Gase
und Luft auch ohne Pressung durchzudringen vermögen. Kleinerze und mulmige
Beschickungen dürften jedoch von der Verwendung bei diesem Verfahren ausgeschlossen
sein. (Vgl. Bull 1883 248 *
287.)
F.