XLIV. Ueber die Selbstentzuͤndung der gepulverten Kohlen, von Hrn. Aubert, Artillerie-Oberst.Auszug aus einem Bericht, welcher der Administration des poudres et salpêtres von Hrn. Perruchet, Commissaͤr der Pulverfabrik zu Metz, und dem Capitaͤn Colomb, Inspector derselben Pulverfabrik, erstattet wurde. A. d. O. Aus den Annales de Chimie et de Physique. Septbr. 1830. S. 75. Aubert, uͤber die Selbstentzuͤndung der gepulverten Kohlen. Kohle hatte sich unter verschiedenen Umstaͤnden in den Pulverfabriken von selbst entzuͤndet, am gewoͤhnlichsten in dem Augenblike, wo sie in Stuͤke zertheilt, durch die ersten Stoͤße des Stampfers zermalmt wurde. Selbstentzuͤndungen von gepulverter Kohle fanden auch im Jahre 1802 in der Pulverfabrik zu Essonne, im Jahre 1824 in derjenigen zu Bouchet, und im J. 1825 in derjenigen zu Esquerdes Statt. Da diese Erscheinung sich in der Pulverfabrik zu Metz im J. 1828 erneuerte, und Entzuͤndungen dieser Art die schreklichsten Folgen haben koͤnnen, so hielt man es fuͤr nuͤzlich alle Untersuchungen und alle noͤthigen Versuche anzustellen, um ihre Ursachen zu entdeken und sich der Umstaͤnde zu versichern, welche am geeignetsten sind, sie wieder hervorzubringen. Folgender Aufsaz, welchen man zur Kenntniß der HHrn. Artillerieoffiziere gelangen zu lassen fuͤr nuͤzlich fand, macht uns mit den Umstaͤnden der Selbstentzuͤndung, welche zu Metz Statt fand und den Versuchen, welche man unternahm, um diese Frage aufzuklaͤren, im Detail bekannt. Die Pulverfabrik war beauftragt worden, sehr fein zertheilte Kohle fuͤr die pyrotechnische Schule (école de pyrotechnie) zu bereiten; man fing diese Arbeit den 31. Maͤrz 1828 an; die Kohle wurde durch Destillation sehr troknen Faulbaumholzes bereitet und die Operation so geleitet, daß man 25 Kilogramm Kohle aus 100 Kilogr. Holz erhielt. Schon vier und zwanzig Stunden nach ihrer Bereitung wurde die Kohle gewogen und sodann fuͤnf Stunden lang mittelst Kugeln aus Bronze, welche 7 bis 10 Millimeter im Durchmesser hatten, in ledernen Tonnen von 1 Meter Durchmesser und 1,15 Meter Hoͤhe, welche jede Minute dreißig Umdrehungen machten, gerieben. Jede Tonne enthielt Anfangs nur 10 Kil. Kohle und das Gewicht der Kugeln betrug 35 Kil.; da aber die Kohle nach ihrer Zerreibung viele Bronzetheilchen enthielt, so reducirte man das Gewicht der Kugeln auf 25 Kilogr. und die Dauer des Zerreibens auf drei Stunden. Die in Einer Operation gepulverte Kohle wurde waͤhrend der ganzen Zeit einer neuen Zerreibung in einer Mulde ausgebreitet und man brachte sie sodann in Faͤsser. Man mußte um so weniger eine Selbstentzuͤndung der Kohle befuͤrchten, weil man sie seit mehr als sechs Jahren, mit Schwefel gemengt, auf diese Art zerrieb, ohne daß jemals ein Umstand eintrat, welcher eine Entzuͤndung haͤtte erwarten lassen, und weil man sich außerdem versichert hatte, daß in den Kugeln und Zerreibungstonnen die Temperatur nie um mehr als 25 bis 30 Centesimalgrade uͤber die der Werkstaͤtte stieg. Indessen bemerkte man den dritten April des Morgens, daß 80 Kilogr. Kohle, welche des Abends gepulvert und in ein Faß gebracht worden waren, sich von selbst entzuͤndet hatten. Eine neue Operation hatte ein aͤhnliches Resultat. 80 Kilogr. Kohle, welche waͤhrend eines Tages zerrieben worden waren, hatte man in zwei Faͤßchen in jedes naͤmlich 40 Kilogr. gebracht. Den anderen Tag nach der Zerreibung zeigte sich das Feuer in dem Faͤßchen, das die Kohle enthielt, welche in der ersten Haͤlfte des vorigen Tages zerrieben worden war; das andere Faͤßchen erhizte sich allmaͤhlich, entzuͤndete sich aber nicht, obgleich es dem ersten zur Seite stand. Man fand daß die Kohle 6 Tausendstel Metall enthielt. Es ist zu bemerken, daß die nach dem so eben beschriebenen Verfahren gepulverte Kohle außerordentlich zertheilt ist; sie gleicht einer schmierigen Fluͤssigkeit und nimmt einen drei Mal kleineren Raum ein als in Stangen von 15 bis 16 Centimeter Laͤnge. Bei den Versuchen, welche in Folge dieses Vorfalles angestellt wurden, um sowohl seine Umstaͤnde genau auszumitteln als seine Ursachen aufzufinden, wollte man vor Allem den Einfluß der Verkohlungsart auf die Selbstentzuͤndung der Faulbaumholzkohle ausmitteln. Da man nun zwei Zerreibungstonnen hatte, so konnte man auf Einmal nur zwei verschiedene Kohlenarten in Arbeit nehmen. Die eine dieser Kohlen war in verschlossenen Gefaͤßen stark destillirt worden und war schwarz; 100 Kilogr. sehr troknes Holz hatten davon nur 25 Kilogr. gegeben. Die andere Kohle war in offenen gußeisernen Kesseln bereitet worden. Alle uͤbrigen Umstaͤnde wurden gewissenhaft gleich beibehalten. So wie bei der zuvor beschriebenen Operation wurde das Zerreiben vermittelst bronzener Kugeln, welche 2 1/2 Mal so viel als die Kohle wogen, in Tonnen, welche in jeder Minute 30 Umdrehungen machten, vorgenommen; es dauerte drei Stunden nach einander. Die Kohle wurde dieser Zermalmung erst acht und vierzig Stunden nach ihrer Bereitung unterzogen. Da man nur 13 bis 14 Kilogr. Kohle auf Einmal in jeder Tonne pulvern konnte und man davon wenigstens 40 Kilogr. noͤthig hatte, um die Selbstentzuͤndung zu veranlassen, so war man genoͤthigt drei Mal das Reiben fuͤr jede Kohlenart vorzunehmen. Die Producte wurden in dem Maße als man sie erhielt, abgesondert in Faͤsser von 1,6 Hektoliter Hohlraum gebracht, welche neben einander standen und mit einem Tuche bedekt wurden. waͤhrend des Reibens stieg die Temperatur in den beiden Tonnen gleich hoch uͤber diejenige der Werkstaͤtte; diese Temperaturerhoͤhung betrug 15° C. fuͤr die erste Kohlenbeschikung, 20 fuͤr die zweite und 24 fuͤr die dritte. Nachdem jedes der beiden Faͤsser mit 42 Kilogr. Kohle beschikt war, wurden sie mit einem hoͤlzernen Dekel verschlossen, in welchen zwei Loͤcher gebohrt waren, eines in der Mitte, das andere gegen den Stand, so daß man Thermometer in die Kohle steken und ihre Temperatur bestimmen konnte. Seil der Beendigung der Verkohlung bis zu dem Augenblike wo die Kohle in die Faͤsser gebracht wurde, waren ungefaͤhr 60 Stunden verflossen. Die Temperatur der Kohle wurde haͤufig beobachtet; sie erreichte das Maximum nach 16 bis 18 Stunden im Mittelpunkte der Faͤsser; naͤmlich: bei der destillirten Kohle mit 41 Grad uͤber der Temperatur der Werkstaͤtte, welche 12 Grad betrug, und bei der anderen Kohle mit 28 Grad; es fand jedoch keine Entzuͤndung Statt, wahrscheinlich weil die Faͤsser zz gut verschlossen worden waren, wodurch die Luft keinen freien Zutritt hatte. In der That erfolgte auch die Entzuͤndung der destillirten Kohle bei einer neuen der ersteren vollkommen aͤhnlichen Operation, wobei bloß der Unterschied Statt fand, daß die Luft in den Faͤssern sich leichter erneuerte. Folgendes war der Gang des Erhizens in jedem Fasse. Die Temperatur der Werkstaͤtte war 11 Grad und die Feuchtigkeit 96 Grad an Saussures Hygrometer.             Zeit.    Temperat.der stark destillirt.       Kohle.    Temperat.   der in offenenKesseln bereiteten         Kohle. 31. Maͤrz, um 7 Uhr Abends, 2 Stunden      nach der Zerreibung    40 Grad.      30 Grad. 1. April, um 6 Uhr Morgens    70   –      40   –      Mittags    75   –      47   –      um 4 1/4 Uhr Entzuͤndung.      47   – Die destillirte Kohle erhizte sich Anfangs sehr langsam, aber sehr rasch von Mittag bis zum Augenblik der Entzuͤndung. Gegen 4 Uhr bemerkte man einen Rauch, welcher sich aus der Mitte des Fasses, besonders aber aus der vom Thermometer, welches man Mittags herausgenommen hatte, freigelassenen Eintiefung erhob. Er nahm an Intensitaͤt bis zum Augenblike der Entzuͤndung zu, die sich in der Eintiefung, 5 Centimeter unter der Oberflaͤche der Kohle zeigte; von da pflanzte sich die Entzuͤndung mit Lebhaftigkeit bis zu einer Tiefe von 10 Centimeter fort, wo die Temperatur 43 Grad war. Als man das Faß neigte, fiel eine Kohlenschichte von 15 bis 20 Centimeter Dike heraus, aus welcher sich lange Feuerstrahlen ausschleuderten und die uͤbrige Kohle zeigte kein Gluͤhen mehr. Nachdem man sie umgeruͤhrt hatte, konnte man darin die Hand halten; um sechs Uhr aber war die Temperatur schon sehr hoch und des anderen Tages um acht Uhr Morgens fand man die Kohle entzuͤndet, obgleich die Nacht sehr kalt gewesen war. Die in Kesseln bereitete Kohle entzuͤndete sich nicht. Waͤhrend des Reibens der Kohle veraͤnderte sich die Luft in den Tonnen nicht; sie schlug das Kalkwasser nicht nieder und enthielt folglich keine Kohlensaͤure. 100 Theile Luft, in welchen man drei Tage lang eine Phosphorstange gelassen hatte, ließen im Mittel 81,3 Theile zuruͤk, ein Resultat, das wenig von demjenigen verschieden ist, welches man mit atmosphaͤrischer Luft erhaͤlt. Von jeder der gepulverten Kohlen wurden 25 Grammen aus dem Fasse genommen und in einer Schale unter eine mit atmosphaͤrischer Luft gefuͤllte und mit Wasser abgesperrte Gloke gebracht. Im Verlauf dreier Tage hatte die destillirte Kohle das Volum der Luft um 146 Kubikcentimeter vermindert und um 1,5 Grammen an Gewicht zugenommen; die in Kesseln bereitete Kohle hatte 125 Kubikcentimeter Luft verschlukt und um 1,3 Grammen zugenommen. Die Temperatur der Luft betrug am Ende des Versuchs 7 Grad. Nachdem man sich hiedurch uͤberzeugt hatte, daß die Verkohlungsart einen großen Einfluß auf die Selbstentzuͤndung der Kohle hat, stellte man Versuche mit schwarzer destillirter Kohle und mit rother destillirter Kohle an, indem man bei der Zubereitung dieselben Umstaͤnde wie in den vorhergehenden Versuchen beibehielt. Die beiden Faͤsser, welche die Kohle enthielten, blieben offen; die Entzuͤndung zeigte sich in jedem derselben fast zu gleicher Zeit, beilaͤufig sechs und zwanzig Stunden nach dem Zerreiben (vor der Entzuͤndung zeigte das Thermometer 120°). Das Feuer erschien zuerst, wie im vorhergehenden Versuche, in dem durch das Thermometer gemachten Loch. Bei einem neuen Versuche mit aͤhnlichen und vollkommen zubereiteten Kohlen erfolgte keine Entzuͤndung; die Temperatur der Kohlen stieg nicht uͤber 50 Grad, es waren aber vier und zwanzig Stunden mehr zwischen der Bereitung und dem Zerreiben der Haͤlfte der Kohlen vergangen: auch absorbirten sie unter den mit Luft gefuͤllten Gloken viel weniger Luft als gewoͤhnlich. Die Masse der Kohlen hat auch einen sehr großen Einfluß auf ihre Entzuͤndung. Die in Kesseln bereitete Kohle, welche sich unter einem Gewicht von 42 Kil. nur bis auf 47 Grade erhizt hatte, entzuͤndete sich in doppelter Masse zwei und zwanzig Stunden nach dem Pulvern. Anderthalb Stunden vor der Entzuͤndung war das Thermometer bis auf 170 Grad gestiegen; als man die Temperatur der Kohle durch ein Seitenloch, 15 Centimeter uͤber dem Boden des Fasses bestimmte, ergab sie sich zu 37 Grad, war also ziemlich dieselbe wie beim Hierausnehmen aus den Zerreibungstonnen; die Temperatur, welche man durch ein Loch in der Haͤlfte der Hoͤhe der Tonne beobachtete, war 55 Grad. Die Gewichtszunahme der 84 Kil. Kohle von dem Augenblike wo sie in das Faß gebracht wurden, bis zur Entzuͤndung, betrug nur 280 Grammen; es ist aber zu bemerken, daß nur eine geringe Menge Kohle in der Mitte der oberen Schichte der Entzuͤndung theilte. Als eine Schale mit Kalkwasser nahe an die Waͤnde des Fasses auf die Kohle gestellt wurde, zeigte sie vor der Entzuͤndung keine Bildung von Kohlensaͤure an. Da die Absorption von Luft durch die Kohle die wahre Ursache des Erhizens der Kohle und in Folge davon ihrer Selbstentzuͤndung zu seyn scheint, so wollte man diese Thatsache außer Zweifel sezen. Zu diesem Ende nahm man zwei gleiche Quantitaͤten stark destillirter Kohle, jede von 45 Kil., die eine wurde in ein Faß ohne Dekel gebracht, und die andere in ein Faß, das mit zwei Doppeltuͤchern verschlossen war, welche mit einem hoͤlzernen mit Gewicht belasteten Dekel eingedruͤkt wurden. Die offene Kohle entzuͤndete sich in achtzehn Stunden, waͤhrend die Temperatur der anderen nicht um mehr als 8 Grad diejenige uͤbertraf, welche sie in dem Augenblik hatte, wo man sie in das Faß brachte; 25 Grammen Kohle, welche aus den Zerreibungstonnen am Ende einer Operation genommen wurden, absorbirten 129 Kubikcentimeter Luft in neun Tagen und nahmen um 1,50 Grammen zu. 7/8 dieser Gewichtszunahme ruͤhren von Wasser her; denn 129 Centimeter Luft wiegen nur ungefaͤhr 2 Decigrammen. Die Luft, welche in der Gloke, unter welche man die Kohle gestellt hatte, zuruͤkgeblieben war, hatte keine Veraͤnderung erlitten. Da man schon bemerkt hatte, daß die Kohle sich nicht entzuͤndet, wenn man zu viel Zeit zwischen der Verkohlung und dem Pulvern verstreichen laͤßt, so bereitete man 91 Kil. stark destillirte Kohle, ließ sie, ehe man sie zerrieb, fuͤnf bis sechs Tage lang in Faͤssern liegen und theilte sie sogleich nach dem Zerreiben in drei Theile von 45,31 und 15 Kilogr. ab, welche man in angemessene Faͤsser brachte. Keine dieser Kohlen entzuͤndete sich; die Temperatur der groͤßten Masse stieg bloß auf 55 Grad und die der beiden uͤbrigen nur auf ungefaͤhr 40 (die anfaͤngliche Temperatur der Kohle war 33 Grad). Eine Masse von 30 Kil. destillirter Kohle, welche ungefaͤhr 24 Stunden nach der Verkohlung zerrieben wurde, entzuͤndete sich nach zwoͤlf Stunden in einem großen Fasse, in welches man sie gebracht hatte, weil man bei einer so geringen Menge keine Entzuͤndung befuͤrchten zu duͤrfen glaubte. Nach diesen Resultaten schien es interessant sich noch mehr zu versichern, daß Kohlen sich um so schneller entzuͤnden, je frischer sie sind und zu sehen, welches die geringste Quantitaͤt Kohle ist, die erfordert wird um die Entzuͤndung zu veranlassen. 90 Kil. Kohle, welche vier und zwanzig bis dreißig Stunden nach der Destillation zerrieben wurden, theilte man in drei Massen von 45, 30 und 15 Kilogrammen ab. Die Entzuͤndung zeigte sich bei der ersteren neun Stunden und bei der zweiten zehn und eine halbe Stunde nach dem Zerreiben; die dritte entzuͤndete sich nicht; ihre Temperatur stieg bloß auf 52 Grad. Es ist folglich eine Masse von mehr als 15 Kil. Kohle noͤthig, damit sie sich von selbst entzuͤnde. Bei einem anderen Versuche, wobei 60 Kil. destillirte Kohle fuͤnfzehn Stunden nach der Destillation in ein Faß gebracht wurden, fand die Entzuͤndung nach zehn Stunden Statt. In einer Tiefe von 15 bis 16 Centimeter unter der Oberflaͤche der Kohle zeigte sich die Temperatur am hoͤchsten. Die nicht gepulverte Kohle nimmt noch lange Zeit nach ihrer Bereitung an der Luft an Gewicht zu. Ein Kilogr. destillirte Kohle, welches vier und zwanzig Stunden nach seiner Bereitung in ein Scheffel gebracht wurde, nahm in acht Tagen um 67 Grammen zu, eine in Kesseln bereitete Kohle aber nur um 45 Grammen. Als diese Kohlen von eilf bis vier Uhr, gegen den Wind geschuͤzt, der Sonne ausgesezt wurden, nahmen sie an Gewicht ab: erstere um 33 Grammen, leztere um 25. Fuͤnf oder sechs Tage nach der Verkohlung zerrieben, entzuͤndeten sie sich nicht, selbst nicht in großer Masse: es ist zu bemerken, daß wenn die Kohlen vor dem Pulvern so viel absorbirt haben als sie koͤnnen, lezteres sie in Stand sezt noch mehr als ihr gleiches Volum atmosphaͤrische Luft zu absorbiren. Schwefel, der Kohle zugesezt, vermindert sehr ihre absorbirende Kraft. Destillirte Kohle, welche zehn Stunden nach ihrer Bereitung mit Schwefelpulver im Verhaͤltniß von 12,5 Kil. auf 10 Kil. zerrieben wurde, entzuͤndete sich nicht, obgleich sie eine Masse von 66 Kil. bildete. Die Temperatur des Gemenges erhoͤhte sich nur um 34 Grad uͤber die der Werkstaͤtte und die Gewichtszunahme betrug nur 200 Grammen. Die Masse ist nicht so fluͤssig wie die Kohle allein und nimmt bei gleichem Gewichte ein groͤßeres Volum ein. Salpeter, mit Kohle gemengt, hat dieselbe Wirkung wie Schwefel. Ein mit 78 Kil. Salpeter und 25 Kil. frisch destillirter Kohle gefuͤlltes Faß, weit entfernt sich von selbst zu entzuͤnden, erhizte sich nur um 23° uͤber die Temperatur der Werkstaͤtte. Wenn man daher in den Pulverfabriken Kohle mit Schwefel und besonders mit Salpeter zerreibt, so hat man keine Selbstentzuͤndung zu befuͤrchten. Bei obigen Versuchen wurde immer der Barometer-, Hygrometer- und Thermometerstand beruͤksichtigt, aber man glaubte in diesem Auszuge die gemachten Beobachtungen uͤbergehen zu koͤnnen, weil die meteorologischen Veraͤnderungen keinen merkliches Einfluß auf die Selbstentzuͤndung der Kohle zu haben schienen. Resultate. Wenn man Kohle in Tonnen mit Kugeln aus Bronze zerreibt, so wird sie außerordentlich fein zertheilt; sie gleicht sodann einer schmierigen Fluͤssigkeit, und nimmt einen drei Mal kleineren Raum ein als in Stangen von 15 bis 16 Centimeter Laͤnge. In diesem Zustande von Zertheilung absorbirt sie die Luft viel schneller als in Stangen; die Absorption ist jedoch noch sehr langsam und erfordert mehrere Tage zu ihrer Beendigung; sie ist mit Waͤrmeentwikelung begleitet, die man fuͤr die wahre Ursache der Selbstentzuͤndung der Kohle anzusehen hat, und welche auf 170 bis 180 Grad steigt. Die Entzuͤndung faͤngt gegen den Mittelpunkt der Masse an, 12 oder 15 Centimeter unter der Oberflaͤche; die Temperatur ist immer hoher an diesem Orte als an irgend einem anderen. Es muß folglich gegen die Seiten der Masse ein niedersteigender Luftstrom Statt finden, welcher sich gegen den Mittelpunkt einbiegt und vertical wird, ohne gegen die unteren Theile der Masse, wo die Temperatur sich sehr wenig erhoͤht, durchzudringen. Aus dieser Ursache stellt sich die Erscheinung nur bei einem Theile der Kohle ein; der Rest dient als isolirender Koͤrper und erhaͤlt die Waͤrme im Mittelpunkt. Die Veraͤnderungen des Barometers, Thermometers und Hygrometers schienen keinen merklichen Einfluß auf die Selbstentzuͤndung der Kohle zu haben: wenn sie wirklich einen haͤtten, so waͤren die Versuche nicht genug vervielfaͤltigt worden, um ihn gewahr zu werden. Die schwarze, stark destillirte Kohle erhizt und entzuͤndet sich leichter als die rothe oder wenig destillirte und die in Kesseln bereitete Kohle. Die schwarze destillirte Kohle, welche unter diesen dreien am entzuͤndbarsten ist, muß wenigstens in einer Masse von 30 Kil. seyn, wenn die Entzuͤndung von selbst Statt finden soll; bei weniger entzuͤndlichen Kohlen findet die Entzuͤndung nur mit betraͤchtlicheren Massen Statt. Im Allgemeinen ist die Entzuͤndung um so sicherer und schneller, je weniger Zeit zwischen der Verkohlung und der Zerreibung vergeht. Zur Selbstentzuͤndung der Kohle ist nicht nur Luft unumgaͤnglich noͤthig, sondern sie muß auch freien Zutritt zu ihrer Oberflaͤche haben. Die Gewichtszunahme der Kohle bis zum Augenblike ihrer Entzuͤndung ruͤhrt nicht bloß von der Aufnahme von Luft, sondern zum Theil auch von der Absorption von Wasser her. Waͤhrend des Zerreibens erleidet die Luft keine Veraͤnderung von Seiten der Kohle und es findet, auch deren keine bis zum Augenblike der Entzuͤndung Statt. Schwefel und Salpeter benehmen der Kohle, wenn man sie ihr zusezt, die Eigenschaft sich von selbst zu entzuͤnden; indessen findet noch Absorption von Luft und Erhizung Statt, und man muß, wenn man vorsichtig seyn will, diese Gemenge nicht in zu großen Massen nach der Zerreibung beisammen lassen, damit sich die Temperatur nicht zu sehr erhoͤht. (Mémorial de l'artillerie, N. 3. S. 581.)