Titel: | Auf Gasanalysen begründete Untersuchungen von Sulu- und Rohkupferschmelzungen u.s.w. in Schachtöfen. |
Fundstelle: | Band 272, Jahrgang 1889, S. 456 |
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Auf Gasanalysen begründete Untersuchungen von
Sulu- und Rohkupferschmelzungen u.s.w. in Schachtöfen.
(Schluſs des Berichtes S. 428 d. Bd.)
Untersuchungen von Sulu- und Rohkupferschmelzungen.
Nach langjähriger Erfahrung ist zu Krughütte, wo man mit 320 bis 230° warmem Winde
bläst, das Verhältniſs von CO2 : CO bei dem Suluofen
erheblich niedriger als auf den übrigen Werken der Mansfelder Gewerkschaft, die
ausnahmslos bei gleicher Ofenconstruction und Beschickung mit derselben Koksqualität
hütten; dieser Unterschied muſs daher wenigstens in der Hauptsache Folge der
Benutzung warmen Windes sein, der nach allgemeiner metallurgischer Erfahrung eine
Temperatursteigerung vor den Formen wie im Allgemeinen im Gestelle und damit eine
Verstärkung der reducirenden Wirkung von C auf die erstgebildete CO2 herbeiführt. Daſs auf Krughütte doch auch die
Beschickung etwas schwerschmelziger als auf den meisten übrigen Hütten ist, kann das
Verhältniſs von CO2 : CO nicht wesentlich
beeinflussen.
Beim Rohkupferschmelzen mit Holzkohlen zu Röros analysirte Gase ergaben für CO2 : CO im Mittel 0,44; die Beschickung ist hier
relativ leichtschmelzig und demzufolge muſs im unteren Theile des Ofens eine
niedrige Temperatur herrschen.
Trotzdem hält das Gas nur 8 bis 10 Proc. CO2; ein
Beweis der stark reducirenden Wirkung der sehr porösen Holzkohle auf die erst
gebildete CO2 auch bei so niedriger Temperatur.
Die gleichzeitige Anwendung unter einander so verschiedener Brennmaterialien wie Koks
und Holzkohle beeinfluſst, theoretisch betrachtet, ebenso wenig das Verhältniſs von
CO2 : CO, wie den Nutzeffect der Kohle günstig.
Koks erzeugt hohe Temperatur im Verbrennungsraume, und diese steigert wesentlich die
Reductionswirkung der Holzkohle auf vorher gebildete CO2; sie spielt im Ofen nothwendiger Weise eine gewichtige Rolle in Folge
des viel gröſseren Volums der Holzkohle.
Beim Suluschmelzen zu Röros verwendet man dem Volum nach bis viermal so viel
Holzkohlen als Koks, beim Rohkupferschmelzen bis 4,5mal so viel, und das bei der
Verbrennung von Koks erzeugte Gasgemisch, ursprünglich wesentlich mehr CO2 als CO enthaltend, muſs deshalb auf seinem Wege
durch den Schacht zur Gicht im Allgemeinen auf viel mehr Stücke Holzkohlen treffen
und von diesen im hohen Grade reducirt werden.
Im Gase vom Suluschmelzen mit gemischtem Brennmateriale ist in Röros CO2 : CO im Mittel = 0,72, beim gleichartigen
Rohkupferschmelzen = 0,26 bis 0,30. Diese Werthe bleiben gegen die beim Koksbetriebe
(1,15 bis 1,25) erheblich zurück; noch mehr ist dies der Fall gegenüber den
Schmelzprozessen zu Skjäkerdal und Freiberg (1,5 bis 2,5) aus dem vorher dargelegten
Grunde.
Der Holzkohlenbetrieb der Rohkupferöfen zu Röros ergab Gase, in denen CO2 : CO = 0,44, der Betrieb mit gemischtem
Brennmateriale solche mit dem CO2 : CO-Verhältnisse
0,30 bis 0,35; vom theoretisch-metallurgischen Gesichtspunkte aus betrachtet
erscheint hier die Heizkraft des Koks in Folge der lokalen Verhältnisse nur
ungenügend ausgenutzt.
Die Factoren, von denen die Reduction der Kohlensäure durch Kohle abhängt, lassen bei
den hier in Rede stehenden Schmelzprozessen die Anwendung heiſsen Gebläsewindes für
diese selbst wenig lohnenGemäſs im Mansfeldschen gesammelten Erfahrungen werden allerdings durch
Anwendung heiſsen Windes, obwohl der Nutzeffect des Brennmaterials dadurch
wesentlich herabgedrückt wird, einige Procente Kohlen erspart; aber die
Windheizung, die stets besondere Anlagen erheischt, würde sich nicht lohnen,
würden nicht die Gichtgase zum Dampfaufmachen und für die Windheizung selbst
verwendet.; übrigens müssen dabei die Formendurchmesser groſs und
der Gichtenwechsel lebhaft sein. Diesen beiden Forderungen werden die groſsen
Schachtöfen zu Freiberg und im Mansfeldschen gerecht; dem unerachtet finden sich
auch da aus den vorher erwähnten Ursachen wesentliche Verschiedenheiten im
Verhältnisse CO2 : CO.
Bei der Verbrennung von Kohle zu Kohlensäure werden durch 1k C 8080, bei Verbrennung zu Kohlenoxyd dagegen
nur 2473 W.-E. erzeugt, in praktischer und theoretischer Beziehung gibt demnach C
bei Verbrennung zu reiner CO2 die gröſstmögliche
Wärmemenge. Dies dient in einfacher, übersichtlicher Weise als Grundlage für
Vergleichungen, indem dieses Resultat mit dem Ausdrucke 100 Proc. Nutzeffect
bezeichnet wird; verbrennt C zu CO unter Erzeugung von 2473 W.-E., so berechnet sich
dieses Resultat zu 2473 : 8080 = 30,61 Proc. Nutzeffect. Da nun das Schluſsproduct
der Verbrennung ein Gemisch von CO2 und CO, so muſs
der Mittelwerth des Nutzeffectes desselben immer zwischen dem theoretischen Maximum
(100 Proc.) und Minimum (30,61 Proc.) Hegen.
Nach Schertel's Gasanalysen geben Erz- und
Schlackenarbeit bei Koks zu Freiberg mittlere Nutzeffecte von 79,2 bezieh. 81,9
Proc., und man darf wohl beiden Prozessen dort einen durchschnittlichen Nutzeffect
von 80 Proc. zuschreiben.
In Skjäkerdal beträgt der mittlere Nutzeffect beim Suluschmelzen nach den dort
ausgeführten Untersuchungen 71,5 Proc.; das Verhältniſs CO2 : CO = 1,68 läſst indessen 74,1, und wenn jenes als wahrscheinlicher zu
1,50 angenommen wird, 72,5 Proc. berechnen; derselbe mag thatsächlich 72 Proc.
ausmachen.
Nach den Gasanalysen vom Suluschmelzen mit gemischtem Brennmateriale zu Röros stellt
sich dessen mittlerer Nutzeffect auf 58,9 Proc; aus CO2 : CO = 0,72 läſst er sich auf 59,5 Proc. berechnen; beim reinen
Koksbetriebe betrug er 66,0, der Verhältniſszahl 1,15 für CO2 : CO entspricht 67,4 Proc. Die wahrscheinlichen
Mittelwerthe beider Nutzeffekte werden 59 bezieh. 67 Proc. gewesen sein.
Beim Rohkupferschmelzen mit gemischtem Brennmateriale ebendaselbst ist aus den
Gasanalysen ein durchschnittlicher Nutzeffect von 47,8, beim reinen Koksbetriebe von
69,7 Proc. zu entwickeln; in beiden Fällen steilen sich die Nutzeffecte nach dem
Verhältnisse CO2 : CO = 0,35 und 0,30 bezieh. 1,17
und 1,25 auf 48,6 und 46,6 bezieh. 67,9 und 69,1 Proc; man wird also beim ersteren
47,5, beim letzteren 69 Proc. als Schluſsresultat annehmen können. Beim Betriebe mit
Holzkohlen allein berechnet sich nach den Analysen der Nutzeffect zu 51,8, bei CO2 : CO = 0,44 zu 51,7, und 51,5 bis 52 Proc. ist das
Schluſsresultat.
In Krughütte (Mansfeld) liegt beim Suluschmelzen mit heiſsem Winde das Verhältniſs
CO2 : CO innerhalb der Grenzen 0,29 und 0,33,
woraus sich ein mittlerer Nutzeffect von 47 Proc. feststellt; in Kochhütte dagegen
bei kaltem Gebläsewinde ist CO2 : CO = 0,8 und 1,0
und der Nutzeffect im Mittel 63 Proc
Nach allem bisher Gesagten gibt Koks unter sonst gleichen Verhältnissen einen
besseren Nutzeffect als Holzkohle allein, wie auch als gemischtes Brennmaterial;
wachsende Schwerschmelzigkeit der Beschickung, abnehmende Nutzeffecte aus zweierlei
Gründen und die Anwendung heiſsen Gebläsewindes zieht den Nutzeffect des
Brennmaterials herab.
Bei der Freiberger Erzarbeit werden auf 1000k
Beschickung durchschnittlich 80k Koks mit 89,5
Proc. C oder 71k,6 C mit einem mittleren
Nutzeffecte von 79 Proc. verbraucht; als Leistung des Brennmateriales berechnete
sich daraus auf 1k Beschickung 0,0716 × 0,79 ×
8080=457 W.-E.; bei der Schlackenarbeit daselbst gehen nur 75k Koks oder 67k,1 C für 1000k Beschickung auf, und es
berechnen sich daraus 442 W.-E. für 1k
Beschickung.
In Skjäkerdal stehen beim Suluschmelzen 1000k
Beschickung auf 140k Koks mit 89 Proc. C und einem
mittleren Nutzeffecte von 72 Proc; für 1k
Beschickung entwickelt man daraus 725 W.-E. Beim gleichen Prozesse mit gemischtem
Brennmateriale zu Röros erfordern 1000k
Beschickung 113k,7 C und geben 59 Proc.
Nutzeffect; die Leistung für 1k Beschickung
besteht in 542 W.-E. Wenn ebendaselbst beim Rohkupferschmelzen mit gemischtem
Brennmateriale die ganze Menge der undestillirbaren Kohle im Brennmateriale
verbrannt wird, muſsten für 1k Beschickung 0,190 ×
0,475 × 8080 = 729 W.-E. entwickelt worden sein; da aber ein gewisses, nicht näher
bestimmtes Kohlenquantum als Reductionskohle aufgeht, wird man bei Annahme von 630
W.-E. der Richtigkeit am nächsten kommen.
Zu Kochhütte tragen 150k Koks mit 92 Proc. C =
138k C 1000k
Beschickung mit einem Nutzeffecte von 63 Proc. beim Suluschmelzen und für 1k Beschickung werden 0,138 × 0,63 × 8080 = 710
W.-E. erzeugt, Im gleichen Prozesse mit heiſsem Winde stehen zu Krughütte 1000k Beschickung auf 200k Koks oder 184k C und werden mit einem
Nutzeffecte von 47 Proc. verblasen; Leistung für 1k Beschickung 699 W.-E. Hierzu ist noch diejenige Anzahl von
Wärmeeinheiten zu fügen, welche für 1k Beschickung
mit dem etwa 200° warmen Winde dem Ofen zugeführt wird. Den Analysen entsprechend
hat man bei Ermittelung dieser Wärmeeinheiten von einer Gaszusammensetzung von 6,5
CO2, 24,5 CO und 69,0 N dem Volumen nach
auszugehen, welche 8k,5 Luft für 1k C erheischt; für 1k Beschickung müssen hier 1k,56 Luft in
den Ofen eingeblasen werden. Die Beschickung erfordert für 1k 0k,184 C, die
specifische Wärme der Luft zwischen 0 und 200° ist 0,2375 und die mit dem
Gebläsewinde für 1k Beschickung eingeführte Wärme
1,56 × 200 × 0,2375 = 74 W.-E. Die Gesammtwärme für 1k Beschickung beträgt also 699 + 74 = 773 W.-E.
Je leichtflüssiger die Beschickung, um so weniger Wärmeeinheiten werden, wie im
Vorhergehenden festgestellt, für 1k verbraucht;
daſs in Freiberg die kleinste Anzahl Wärmeeinheiten in Anspruch genommen wird, ist
Folge der Leichtschmelzigkeit der Beschickung, der groſsen täglichen Production und
der zeitgemäſsen Einrichtung der Oefen, die äuſsere Wärmeverluste für 1k Beschickung auf das kleinste Maſs
zurückführen.
Der Wärmeverlust durch die ausströmenden Gase ist zu Freiberg der folgende: Die Gase
(Analyse Nr. 8, 9 und 18) haben eine Temperatur von 70, 75 und 75°, die Wärme des
Gebläsewindes beträgt 20°, die specifische Wärme des Gases 0,25, und es werden (nach
Schertel) für 1k
Koks 101,1, 130,3 und 132,0, für 1k Beschickung
7,3, 8,3 und 8,8, im Mittel 8 W.-E. durch die abgehenden Gase verloren; es bleiben
demnach für das Schmelzen, für Verlust durch Strahlung und Leitung u.s.w. 430 – 8 =
422 W.-E.
In Skjäkerdal werden für 1k C etwa 10k,8 Gase entwickelt, welche mit 200° den Ofen
verlassen; bei einer Windtemperatur von 10° und einer specifischen Wärme der Gase
von 0,25 berechnet sich die für 1k verbrauchte C
mit den Gasen verloren gehende Wärme zu 190 × 10,8 × 0,25 = 513 W.-E.; auf 1k Beschickung bezogen entspricht dies 64 W.-E.,
die, von 725 abgezogen, 661 W.-E. lassen.
Auch in Röros werden beim Suluschmelzen mit gemischtem Brennmateriale 10k,8 Gase für 1k
C erzeugt, welche mit 200° ausströmen; specifische Wärme der Gase und Windtemperatur
wie vorher. Mit den ausströmenden Gasen werden dem Ofen 513 W.-E. für 1k C, für 1k
Beschickung 58 W.-E. entzogen; der verbleibende Rest beträgt 484 W.-E. Beim
Rohkupferschmelzen entwickelt daselbst 1k C nur
8k Gase bei gleicher Windtemperatur wie
vorher; sie verlassen den Ofen mit 300°, ihre specifische Wärme ist 0,25. Der
Wärmeverlust mit den Gasen belauft sich auf 580, für 1k Beschickung auf 110 W.-E., verbleibender Rest 520 W.-E.
Der bei den Mansfeld-Werken mit den ausströmenden Gasen den Oefen erwachsende
Wärmeverlust ist für 1k Beschickung auf etwa 25
W.-E. anzunehmen; es verbleiben 748 bezieh. 685 W.-E.
Nach R. Akerman: „Om wärmebehofven för olika masugns
slaggers smältning“, Jernk. ann., 1886 S. 1, beträgt der
Schmelzwärmebedarf gewöhnlicher Hochofenschlacken einschlieſslich der latenten
Schmelzwärme im Allgemeinen 340 W.-E. als Minimum und 490 W.-E. als Maximum.
Indessen sind Hochofenschlacken gewöhnlich schwerschmelziger als Rohsteine und
Bleischlacken, die meist sehr viel den Bedarf an Schmelzwärme herabsetzendes FeO
enthalten. In Uebereinstimmung mit Akerman's
Untersuchungen kann man davon ausgehen, daſs die Schlacken der hier in Rede
stehenden Werke zum Schmelzen und zur Erhitzung von 0° bis zur Schmelztemperatur
folgenden Wärmebedarf haben:
im Mansfeld'schen
etwa
400
bis
500
W.-E.
in Skjäkerdal
„
350
„
380
„
in Röros, beim Suluschmelzen
„
300
in Röros, beim Rohkupferschmelzen
„
300
in Freiberg
„
300
Schertel bestimmte die Schmelzwärme einer gewöhnlichen
Freiberger Schlacke mit:
23,95
SiO2
0,92
MnO
2,87
PbO
4,45
Al2O3
44,41
FeO
4,46
S
4,75
CaO
14,81
ZnO
0,54
MgO
0,86
CuO
zu 295 W.-E. und L. Grüner (Annales des mines, 7. Ser. T. IV. S. 241) fand als
Wärmemenge einer geschmolzenen Schweiſsofenschlacke – annähernd ein FeO –
Singulosilicat – 316 bis 319 W.-E. Hieraus läſst sich schlieſsen, daſs der
Wärmebedarf zur Schlackenschmelzung in Röros und Freiberg ziemlich richtig
angenommen wurde.
Die Schlacke muſs indessen im Ofen nicht allein schmelzen, sondern auch zur
Dünnflüssigkeit überhitzt werden; die dazu erforderliche Wärme ist bei dünnflüssigen
Schlacken auf 50, bei zähflüssigen auf 75 bis 100 W.-E. zu schätzen. Im vorliegenden
Falle sind deshalb etwa erforderlich für 1k
Schlacke: im Mansfeld'schen 500, in Skjäkerdal 400 bis
450, in Röros und in Freiberg 350 W.-E.
Direkte Untersuchungen über den Schmelzwärmebedarf der Steine liegen nicht vor; er
läſst sich nur approximativ schätzen.
Die specifische Wärme bei Temperaturen zwischen 10 und 100° ist bei FeS = 0,136,
Cu2S = 0,121, CuFeS2 = 0,131 und bei NiS = 0,128.Nach Landolt und Börstein, Physikalisch-chemische
Tabellen, Berlin 1883. Gleiche specifische Wärme auch
für höhere Temperaturen vorausgesetzt, würden zur Erhitzung von 0° bis auf 1200
bezieh. 1500° an Wärmeeinheiten verbraucht werden: für FeS 163 bezieh. 204, Cu2S 145 bezieh. 181, CuFeS2 157 bezieh. 196 und für NiS 154 bezieh. 192.
In Wirklichkeit steigert sich aber die specifische Wärme bei Sulfiden jederzeit, wenn
auch nicht in hohem Grade, mit der Temperatur, und der Wärmebedarf zur Erhitzung von
0 auf 1200 bezieh. 1500° eines Kilogramms Kupfer- oder Nickelstein mag deshalb 180
bis 200 bezieh. 220 bis 240 W.-E. betragen; durch die latente Schmelzwärme wird
dieser Bedarf auf 200 bis 230 bezieh. 240 bis 270 W.-E. vergröſsert.
Die Schmelztemperatur des Bleis ist 325°, seine latente Schmelzwärme beträgt 5,86
oder 5,37 W.-E., die specifische Wärme desselben bei Temperaturen von – 78° bis +
11° = 0,03065, bei.+ 19 bis + 48° = 0,0315 und im Flüssigkeitszustande (+ 340 bis +
450°) = 0,0402. Vorausgesetzt, daſs die specifische Wärme auch bei Blei mit der
Temperatur steigt, findet man den Wärmebedarf zur Erhitzung von 1k bis auf 1200 bezieh. 1500° mit 60 bis 75 W.-E.
äuſserst klein im Vergleiche zu Schlacken und Stein.
Metallisches Kupfer und Rohkupfer mit 80 bis 85 Proc. Cu bedarf zur Erhitzung
wesentlich mehr Wärmeeinheiten als Blei, da die specifische Wärme des Kupfers
zwischen 0 und 250° 0,097 beträgt; mit Sicherheit ist der ganze Wärmebedarf
desselben nicht zu berechnen, da weder die Schmelzwärme desselben noch seine
specifische Wärme bei höheren Temperaturen bekannt ist; angenommen kann dieselbe zu
etwa 190 W.-E. bei 1200 und zu 230 W.-E. bei 1500° werden.
Rücksichtlich ihrer Menge spielen bei den hier in Rede stehenden Prozessen die
Schlacken eine viel gewichtigere Rolle als die Steine beim Suluschmelzen oder das
Blei und Rohkupfer bei deren Schmelzbetriebe; ihr Wärmebedarf ist gröſser bei
gleichem Quantum, sie beeinflussen hauptsächlich die Zahl der zum Schmelzen eines
Kilogrammes Beschickung erforderlichen Wärmeeinheiten und dadurch den
Gesammtverbrauch an Brennmaterial.
Unter Berücksichtigung aller vorliegenden Angaben über den Schmelzwärmebedarf der
verschiedenen Schlacken und mit Rücksicht auf das gegenseitige Verhältniſs zwischen
Schlacke, Stein, Blei oder Kupfer läſst sich der Schmelz- und
Ueberhitzungswärmebedarf für 1k Beschickung
feststellen beim Suluschmelzen im Mansfeld'schen zu
etwa 450 bis 460, beim Rohsteinschmelzen in Skjäkerdal zu 350 bis 400, beim
Suluschmelzen in Röros zu 300 bis 320, beim Rohkupferschmelzen daselbst zu 300 bis
320 und beim Freiberger Bleischmelzen zu 280 bis 300 W.-E.
Wenn diese ohne Rücksicht auf die Angaben der für 1k Beschickung erzeugten Wärmemenge berechneten Werthe mit der zum
Schmelzen und zur Deckung der Wärmeverlaste bei den chemischen Prozessen, durch
Leitung, Strahlung u.s.w. erforderten Anzahl Wärmeeinheiten verglichen werden,
ergibt sich, daſs der wesentlichste Theil der aus der Kohle entwickelten Wärmemenge
zum Schmelzen der Beschickungsbestandtheile verbraucht wird und daſs der übrige
Wärmeverbrauch eine ziemlich untergeordnete Rolle spielt. Sieht man ab von der mit
den ausströmenden Gasen verloren gehenden Wärmemenge., so erhält man zur Deckung
aller übrigen Verluste für 1k Beschickung einen
Rest von etwa 260, 260, 160 bis 180, 180 bis 200 bezieh. 120 bis 145 im Mittel von
150 bis 200 W.-E., vielleicht noch etwas kleiner, wenn man sich moderner
Ofenconstructionen mit groſser täglicher Production bedient.
Die nicht sicher zu berechnenden äuſseren Wärmeverluste durch Leitung und Strahlung
besonders im unteren Theile des Ofens, dem Gestelle, haben groſse Bedeutung. Nach
Schertel wurden bei den Freiberger Pilz'schen Oefen von den Kühlwassern an den
Gestellwänden für 1k Beschickung 48 bis 54 W.-E.
absorbirt. Beträgt im Mansfeld'schen der Wärmeverlust
durch die Gestellwände ebenso viel als in Freiberg nach Procenten von der
Verbrennungswärme der Kohle, so wird man daselbst für 1k Beschickung einen Verlust von etwa 100 W.-E. erleiden, und man wird
nicht fehlgehen, wenn man im Allgemeinen den Verlust durch Leitung, Strahlung,
Absorption durch die Kühlwasser u.s.w. durch die Gestellwände auf etwa 50 bis 100
W.-E. für 1k Beschickung anschlägt. In jedem Falle
bleibt noch ein Theil Wärme erforderlich (gewöhnlich 50 bis 100 W.-E. für 1k Beschickung) zur Deckung der im Ofen
stattfindenden Wärmeverluste, in erster Reihe der, welche durch die chemischen
Prozesse, dann der, welche durch die Austreibung von Wasserdampf und destillirbaren
Gasen aus Beschickung und Brennmaterial veranlaſst werden.
Die Reduction der Oxyde des Eisens zu Oxydul und zum Theil zu metallischem Eisen, die
von Kupferoxyd, Kupferoxydul und Bleioxyd zu ihren Metallen sind die wichtigsten
chemischen Prozesse, bei welchen Wärme gebunden oder eventuell erzeugt wird. Die
Reduction vollzieht sich entweder durch CO oder durch C. Sämmtliche hier in Rede
stehenden Beschickungen führen sehr viel Eisen, in
Folge des dem Schmelzen voraufgehenden Rostprozesses gröſstentheils in Form von Oxyd
(Fe2O3). Geht
man davon aus, daſs 1k Fe bei Verbrennung zu Fe2O3 und FeO 1796
bezieh. 1352 W.-E. erzeugt, so ergibt sich, daſs für 1k Fe bei den nachfolgenden Reductionsprozessen die Wärmemenge
bei
Fe2O3 + CO
= 2FeO + CO2
vergröſsert
wird
um
157
W.-E.
„
2Fe2O3+ C
= 4FeO + CO2
vermindert
„
„
11
„
„
Fe2O3 +
3CO = 2Fe2 + 3CO2
vergröſsert
„
„
7
„
„
Fe2O3
+ 3C = 2Fe2 +
3CO
vermindert
„
„
1000
„
„
FeO + CO = Fe + CO2
„
„
„
150
„
„
FeO + C = Fe + CO
„
„
„
822
„
Die Reduction von Fe2O3 zu FeO spielt bei den in Rede stehenden Schmelzungen die Hauptrolle.
Erfolgt sie durch C, so wird allerdings viel Wärme erzeugt, die übrigen
Reductionsprozesse aber erheischen Wärme; und man darf annehmen, daſs Wärmeerzeugung
und -verbrauch bei der Reduction der Oxyde des Eisens sich gegenseitig ausgleichen,
vielleicht auch, daſs möglicher Weise etwas mehr Wärme dabei consumirt wird.
Für 1k ausreducirtes Pb wird1k Pb erzeugt nach Thomsen (Journal für praktische
Chemie, 2. Folge Bd. 12 S. 47) bei Verbrennung zu PbO 243, 1k Cu bei Verbrennung zu Cu2O und CuO, loco citato S. 285, 321 und 586
W.-E. bei den folgenden Reductionen die Wärmemenge vermehrt (+)
bezieh. vermindert (–).
PbO + CO = Pb + CO2 mit + 190 W.-E., PbO + C = Pb +
CO mit – 52 W.-E., 2PbO + C = 2Pb + CO2 mit + 70
W.-E.
Bei Reduction von Cu2O und CuO erleidet die
Wärmemenge für 1k Cu:
Cu2 + C = 2Cu + CO, Verminderung um 87 W.-E., CuO + C
= Cu + CO, Verminderung
um 119 W.-E., Cu2O + CO = 2Cu + CO2, Vermehrung um 209 W.-E., CuO + CO = Cu + CO2 Vermehrung um 474
W.-E.
Die Oxyde des Kupfers und des Nickels werden in Sulfide übergeführt nach den Formeln:
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO, CuO + FeS = CuS + FeO, NiO + FeS = NiS + FeO u.s.w.
Es ist wahrscheinlich, daſs bei diesen Reactionen weder wesentliche Vermehrung noch
Verminderung der Wärmemenge stattfindet; zuverlässige Untersuchungen in dieser
Richtung sind nicht vorhanden.
Schlieſslich fordert die Schlackenbildung, d.h. fordern die chemischen Prozesse,
durch welche vorzugsweise die in den Mineralen vorhandenen Säuren und Basen (SiO2, Al2O3, FeO, CaO, MgO u.s.w.) in neue Silicatverbindungen
übergeführt werden, erhebliche Wärmemengen, wie viel, läſst sich genau nicht sagen,
wahrscheinlich für 1k Beschickung gegen 50 W.-E.;
auch Austreibung des hygroskopischen Wassers und anderer destillirbarer Stoffe im
oberen Theile des Ofens bei Verwendung von Holzkohlen beansprucht Wärme.
Die Untersuchung, welches Theilquantum der durch die Verbrennung erzeugten Wärme
consumirt wird von den eigentlichen Zwecken des Ofenprozesses, d.h. von der
Schmelzung und Ueberhitzung der Beschickung nebst dem Ersätze der Wärme, welche von
den mit den Prozessen verbundenen chemischen Reactionen in der Beschickung
verbraucht wird, und wie groſs der Theil ist, welcher andererseits mit den
ausströmenden Gasen und durch Leitung, Strahlung u.s.w. verloren geht, bietet ein
gewisses theoretisches Interesse. Geht man dabei für die chemischen Reactionen von
der eben angenommenen Gröſse – 50 W.-E. – aus für 1k Beschickung und hält sich im Uebrigen an die anderen vorher ermittelten
Werthe für Erzeugung und Verbrauch von Wärme, so ergibt sich, daſs von der erzeugten
Wärmemenge in Anspruch nehmen
die chemischenReaction sammtder
Schmelzungder Beschickung
die secundären,nicht unmittelbarmit dem
ProzesseverbundenenWärmeverluste
im Mansfeld'schen, beim Rohstein- schmelzen
etwa
65 bis 70 Proc.
etwa
30 bis 35 Proc.
in Skjäkerdal, beim Rohstein- schmelzen
„
60 Proc.
„
40 Proc.
in Röros, beim Rohsteinschmelzen
„
65 bis 70 Proc.
„
30 bis 35 Proc.
in Freiberg, beim Bleischmelzen
„
80 Proc.
„
20 Proc.
Der Rohkupferprozeſs in Röros muſs hier auſser Berücksichtigung bleiben, weil er weit
mehr als ein anderer als Reductionsprozeſs anzusehen ist.
Das thatsächliche Wärmeerzeugungsvermögen des Brennmateriales wird natürlich niemals
völlig entwickelt, es sei denn, alle Kohle werde zu Kohlensäure verbrannt. Will man
ermitteln, ein wie groſser Theil von jenem für den eigentlichen Schmelzprozeſs sammt
Zubehör zu gute gemacht wird, so hat man die eben gegebenen Procentzahlen mit dem
Nutzeffecte der Kohle zu multipliciren; das Product ergibt dann, daſs der
procentuale Verbrauch von der ganzen dem Brennmateriale eigenen Wärmemenge
beträgt:
beim Schmelzenu.s.w.der
Beschickung
bei der Bildungvon CO und
beisecundärenWärmeverlusten
im Mansfeld'schen, beim Rohstein- schmelzen mit
kaltem Winde
etwa
41 bis 44 Proc.
etwa
56 bis 59 Proc.
in Skjäkerdal, beim Rohstein- schmelzen mit kaltem
Winde
„
43 Proc.
„
57 Proc.
in Röros, beim Rohsteinschmelzen mit gemischtem
Brennmaterial
„
38 bis 41 Proc.
„
59 bis 62 Proc.
in Freiberg, beim Bleischmelzen
„
64 Proc.
„
36 Proc.
Die beiden eben mitgetheilten Resultatsreihen lassen schlieſsen, daſs auch bei den
neuesten Werken noch Verbesserungen in Construction und Betrieb der Schachtöfen zum
Schmelzen von Stein, Blei u.s.w. müssen gemacht werden können.