XIV. Praktisches Verfahren zur Bestimmung der Güte feuerfester Thone, besonders in Hinsicht der Strengflüssigkeit; von Dr. Carl Bischof. Bischof's Verfahren zur Bestimmung der Güte feuerfester Thone. Bei der Anpreisung eines sogenannten feuerfesten Thones findet man, in Ermangelung sonst üblicher zuverlässiger Prüfungsmittel, gewöhnlich einzig nur die Analyse angegeben, woraus häufig die vielversprechendsten Schlüsse gezogen werden. Weiset die Analyse außer den Hauptbestandtheilen, der Kieselerde und Thonerde, einen Gehalt von nicht mehr als 3 Procent anderer Stoffe, namentlich Eisenoxyd, Kalk und Alkalien nach, so rechnet man den Thon in feuerfester Beziehung zu den unzweifelhaft empfehlenswerthen; sinkt deren Menge unter 3 Procent und zwar beträchtlich, so glaubt man den Thon als einen ganz ausgezeichnet feuerfesten anpreisen zu können. Merkwürdiger Weise aber stimmen mit dieser Annahme die vorgenommenen Glüh- oder Schmelzversuche nicht selten keineswegs überein. Auch die Preise stehen mit dieser Beurtheilung, die das einzige Gewicht auf die größere oder geringere Menge der fremden, flußbildenden Bestandtheile legt, oft nicht in Einklang. Die Analyse ergibt eine Zusammensetzung, wonach der angepriesene Thon irgend einem erfahrungsmäßig als vorzüglich bekannten schottischen sehr ähnlich ist, und doch, glüht man beide in demselben heftigen Feuer, so wird der fragliche Thon zu einer porzellanähnlichen Masse, oder blähet sich auf, während der schottische nicht einmal gesintert erscheint und noch deutlich an der Zunge haftet. Diese Nichtübereinstimmung zwischen einer selbst sorgfältig ausgeführten Analyse und dem Glühversuche, hat ihren Grund in Verhältnissen, die bisher nicht genügend beachtet worden sind. Man vermißt meistens die Angabe, welche Menge der Kieselsäure chemisch mit der Thonerde verbunden und welche nur mechanisch beigemengt ist, wie dieß Fresenius in seinen Thonanalysen ermittelt hat. Man findet nicht angeführt, ob Eisenoxydul vorhanden oder, was hervorzuheben ist, ob bei dem Glühen des Thones die Bildung des leichtflüssigen kieselsauren Eisenoxyduls zu befürchten ist. Man läßt unerwähnt, ob, und wenn auch nur kleine Mengen, von Substanzen, wie Schwefelkies, phosphorsaure Salze etc. sich vorfinden. Und doch sind die erwähnten Verhältnisse von wesentlichem Einflusse auf die Schmelzbarkeit eines Thones und daher zu seiner genauen vollgültigen Beurtheilung wichtig und nothwendig. Leicht kann man sich überzeugen, welchen bedeutenden Unterschied es macht, wenn man zwei Thone, die sonst sehr ähnlich sind, derselben heftigen Glühhitze aussetzt, wovon der eine die Kieselsäure nur in chemischer Verbindung mit der Thonerde und der andere zum Theil mechanisch beigemengt enthält. So braucht man einen Thon, bei dem in der Glühhitze sich kieselsaures Eisenoxydul bildet, nur so zu behandeln, daß das Eisenoxydul höher oxydirt wird, und man wird ihn wesentlich verbessert finden. Ferner bewirken selbst kleine Mengen von Schwefelkies, wie das bekannt, häufig ein Springen des Thones in der Glühhitze und wird dieselbe gesteigert, so zeigen sich deutlich die durch ihn verursachten Flußtröpfchen. Schon 1/4 Procent eines phosphorsauren Salzes wirkt in heftiger Glühhitze merklich flußbildend auf einen Thon ein. Im Wesentlichen handelt es sich bei Beurtheilung der Güte eines feuerfesten Thones um den Grad der Strengflüssigkeit desselben. Denn wenn auch außer ihr, je nach den verschiedenen Verwendungen des Thones, andere wichtige Anforderungen gestellt werden, so ist doch die Frage, welchen Hitzegrad hält derselbe aus, ohne zu schmelzen, insofern die wesentlichste, als in dieser Hinsicht, durch einfache Mittel, nur selten eine Verbesserung zu bewirken. Da bei derartigen Bestimmungen die höheren und höchsten Feuersgrade in Rede kommen, so verlassen uns Thermometer und selbst die gewöhnlichen pyrometrischen Metalle oder Metalllegirungen, und es entsteht die Aufgabe, eine andere Bestimmungsweise aufzusuchen. Bekanntlich ist reine Kieselerde für sich vor dem Löthrohr unschmelzbar. Wird dieselbe vollkommen rein dargestellt, so verträgt sie eine bis zum völligen Weißglühen gesteigerte Hitze, ohne zu schmelzen, und nur höchstens erscheint sie gesintert. Bedient man sich möglichst reiner Quarzkrystalle, so sind dieselben in einer Achatschale zu zerkleinern, oder wendet man einen eisernen Mörser an, mit Salpeter-Salzsäure zu digeriren, wobei ein noch reineres, bemerkbar strengflüssigeres Pulver erhalten wird, indem das nicht unbedeutend abgeriebene Eisen, sowie die eingeschlossenen und etwa eingesprengten Verunreinigungen, entfernt werden.Der selbst schönste Quarzsand ist, wenn er auch ebenso behandelt wird, nie rein genug. Wird die saure Lösung abfiltrirt und das Pulver genügend ausgewaschen, so erhält man ein Quarzpulver, das schön weiß ist bis aus einen Stich ins Graue, der herrührt von dem Kohlengehalte des abgeriebenen und gelösten Eisens. Beiläufig bemerkt, wandte ich, um das Quarzpulver für sich zu einer Probe zu vereinigen, Gummi arabicum als Bindemittel an, das aber vorher völlig zu reinigen ist von einem nachtheiligen Kalkgehalte, soweit daß es ohne Rückstand sich verbrennen läßt. Das gereinigte Quarzpulver eignet sich zu einer vergleichenden Bestimmung der Schmelzbarkeit eines Thones, eine Bestimmungsweise, die wenn auch nicht absolute, so doch für die Praxis hinreichend genaue Resultate geben dürfte. Versetzt man damit einen zu prüfenden Thon und setzt das Gemenge einer intensiven Hitze aus, so ist, um ein gleich strengflüssiges d.h. nur mehr oder weniger sinterndes Gemenge zu erhalten, von dem Quarzpulver um so mehr zu nehmen, je leichtflüssiger der Thon ist und umgekehrt. Theoretisch betrachtet, ist gegen eine solche Bestimmungsweise einzuwenden, daß sie nur richtige Resultate liefern kann, insofern wir es mit einem mechanischen Gemenge zwischen Quarz und Thon, und nicht mit einem chemischen Gemische zu thun haben. Ist der Quarz an sich so äußerst unschmelzbar, so liegt auf der Hand, je mehr man davon einem Thone zusetzt, um so strengflüssiger ist derselbe. Dafür spricht die Erfahrung, die gewöhnliche Darstellung feuerfester Steine mittelst Quarzzusatzes. Solche Steine bewähren sich in feuerfester Hinsicht; doch nur so lange die Hitze eine geringere, eine Rothglühhitze, die höchstens heller Rothglühhitze sich nähert; wird aber dieselbe gesteigert zur Weißglühhitze, zur völligen, so geben selbst die besten feuerfesten Thone mit dem Quarzpulver eine Flußmasse. Anders jedoch ist das Verhalten in entschieden heller Rothglühhitze, die sich selbst der Weißglühhitze nähern darf – eine Hitze, in der Gußstahl alsbald zum Schmelzen gebracht wird. Hier tritt der erwähnte günstige Umstand ein, worauf die in Rede stehende Bestimmungsweise basirt ist, daß je strengflüssiger ein Thon, eine um so geringere Menge des Quarzes er in Schmelzung zu bringen vermag. Bei reichlichem Zusatze sieht man deutlich, daß das überschüssige Quarzpulver sich mehr oder weniger der Schmelzung entzieht. Demnach ist die Prüfungshitze über die gewöhnliche Ofengluth zu steigern, aber unter völliger Weißglühhitze zu halten, eine Hitze, wie sie gerade bei den stärksten Feuerungen, vereinzelte Stellen größerer Hitze ausgenommen,Die deutliche Weißglühhitze, die man durch die Form des Hohofens gesehen erblickt, kann keinen Maaßstab abgeben für die in den oberen Regionen herrschenden, unzweifelhaft geringeren Hitzgrade; sowie die an den Zügen nicht maaßgebend ist für den ganzen Ofen. herrschend ist, wodurch gewissermaßen die Bestimmungsweise als eine in der That praktische sich empfiehlt. Was die Ausführung der Bestimmungsweise angeht, so ist für die größeste Gleichmäßigkeit in der Behandlung der Proben zu sorgen, damit die wirklichen Verschiedenheiten auch wirklich hervortreten. Eine nothwendige Bedingung ist, die Proben gleichmäßigst zu mengen und zu glühen. Die Gemengtheile müssen daher auf das Feinste zerrieben, die zum Vergleiche dargestellten Proben alle von derselben Größe und Form seyn und in einem Tiegel von gleicher Wand- und Deckel-Dicke, mit Beobachtung der jedes Mal möglichst gleichen Umstände geglüht werden. Wird nach diesen Regeln verfahren, so kann man eines hinreichend genauen, ja bei Wiederholungen eines überraschend übereinstimmenden Resultates gewiß seyn. Beispielsweise führe ich die angestellten Versuche mit einigen der bekanntesten feuerfesten Thone an. Sie wurden durch gelindes Erhitzen getrocknet, so daß sie sich, ohne zu ballen, zu dem feinsten Pulver zerreiben ließen. Zu dem Thonpulver wurde dem Volumen nach das 1, 2, 3, 4, 6, 8 und 10fache des präparirten Quarzpulvers gesetzt und von jedem dieser sieben verschiedenen Gemenge dieselbe Quantität genommen. Die genannten Zahlenverhältnisse wurden gewählt, da sie sich im Verlaufe verschiedener Versuche als die zweckmäßigsten herausgestellt und bewährt haben. Nachdem jede dieser gleichen Quantitäten innigst gemengt und alsdann angefeuchtet worden, formte ich Cylinder daraus von circa 3 Linien Durchmesser und 6 Linien Höhe. Die 7 Cylinder eines jeden zu prüfenden Thones werden so numerirt, daß die Nummern die Menge des Quarzzusatzes repräsentiren. Also Nr. 1 enthält auf 1 Theil Thon 1 Theil Quarz, Nr. 2 zwei Theile u.s.w. Da die Bestimmungsmethode überhaupt auf Vergleichungen beruht, so kommt es darauf an, einen Normalthon auszuwählen, mit dem der zu prüfende Thon zu vergleichen, wodurch eine bestimmte Schätzung verschiedener Thone unter sich von selbst stattfindet. Als solchen Normalthon wählte ich den schottischen von Jarnkirk, einen der besten, wie allgemein bekannt ist. Er wurde mit 1 Theil Quarzpulver versetzt, so lange und so stark erhitzt, bis eine Schmelzung eintrat. Bei 2 Theilen war die Schmelzung merklich geringer und noch geringer bei 3 Theilen u.s.w. Die Pröbchen wurden stets, wie oben angegeben, gemengt, geformt und geglüht. Mehrmals der Versuch wiederholt, wurde immer dasselbe Resultat erhalten, d.h. Pröbchen, wovon die gleich zusammengesetzten auch ein gleiches Ansehen hatten. Der Hitzegrad war eine bis zum Weißglühen gesteigerte helle Rothglühhitze, in welcher Gußstahl, in den Tiegel eingebracht, vollkommen zum Fluß gekommen war. Die sieben Normal-Cylinder-Pröbchen (ungebrannt) des Jarnkirker Thones wurden mit den sieben Pröbchen des zu prüfenden Thones, eines belgischen von Wierde bei Namur, der bezeichneten Hitze 12 Minuten lang, in einem geschlossenen, 2 Zoll hohen und 5/4 Zoll weiten Schmelztiegel, in einem sogenannten Deville'schen Ofen mit Doppelgebläse ausgesetzt. Die Pröbchen kamen so in den Tiegel zu liegen, daß die entsprechenden Nummern des schottischen und belgischen Thones neben einander sich befanden, und zwar unten in dem Tiegel mit den niedrigen Nummern anfangend. Nachdem der Versuch noch einmal auf dieselbe Weise wiederholt worden und die entsprechenden Pröbchen ein gleiches Ansehen zeigten, hielt ich mich für berechtigt, Resultate daraus zu ziehen. Keines der Pröbchen des Jarnkirker Thones zeigte eine Formveränderung in Folge von Schmelzung oder Aufblähung, was ein unzweideutiges und zugleich besonderes Kennzeichen ist, daß der schottische Thon durch ungleich größere Strengflüssigkeit sich von den übrigen geprüften Thonen auszeichnet. Pröbchen Nr. 1, mit 1 Theil Quarzzusatz, zeigt sich, wie schon oben erwähnt, vollständig mit einer Flußrinde umgeben und erscheint glasirt; bei 2 Theilen Zusatz ist die Flußrinde schon unvollständiger, so daß das Pröbchen das Aussehen hat, als ob es bestaubt sey; bei 3 Theilen tritt dieses bestaubte Aeußere noch mehr hervor und so weiter, bis bei 6 Theilen Zusatz die Oberfläche körnig erscheint und das Pröbchen auf der Bruchfläche an der Zunge haftet. Bei 8 Theilen Zusatz findet dieses Anhaften auch auf der äußern Fläche statt, und bei 10 Theilen sind die Theilchen so lose zusammengesintert, daß sie sich mit dem Nagel abreiben lassen. Schlägt man die Pröbchen durch, so entspricht diesem äußeren Ansehen auch das innere; doch sind die bezeichneten Unterscheidungen nicht so augenfällig. Der Kürze wegen bediene ich mich bei den folgenden Beschreibungen der Pröbchen kurzweg der Nummern derselben, die, wie bemerkt, die Theile des Quarzzusatzes repräsentiren. Bei den Pröbchen des belgischen Thones ist bei 1 und auch bei 2 die ursprüngliche Cylinderform verändert. Beide haben sich aufgebläht. Pröbchen 3 und 4 zeigen beide noch vollständige Ueberziehung mit Flußrinde und erst bei 6 zeigt sich das erwähnte staubige Aussehen. Bei Pröbchen 8 hat letzteres merklich zugenommen und Pröbchen 10 erscheint körnig; doch ist die Masse im Ganzen stark zusammengesintert. Stellt man hiernach einen Vergleich zwischen dem belgischen und schottischen Thone an, so ergibt sich, daß die 4 ersten Nummern des belgischen Thones in Hinsicht der Schmelzbarkeit unter Nr. 1 des schottischen Thones zu setzen sind, d.h. also leichter schmelzbar sind; Nr. 6 des belgischen Thones dagegen erscheint strengflüssiger wie Nr. 1 des schottischen Thones. Es ist demnach Pröbchen 1 des schottischen Thones zwischen Pröbchen 4 und 6 des belgischen Thones zu setzen, was, nehmen wir 5 als Mittel an, gemäß unserer Vergleichungsmethode heißt: der belgische Thon erfordert 5 Mal so viel Quarzpulver als der schottische, damit beide in einer hellen bis zum Weißglühen gesteigerten Rothglühhitze sich gleich strengflüssig zeigen. Bestätigt wurde dieses Resultat, als ich 1 Theil belgischen Thon mit 5 Theilen Quarzpulver in der That versetzte, ein Pröbchen darstellte und dasselbe mit Pröbchen 1 des Jarnkirker Thones glühte, wobei denn beide sehr ähnlich sich verhielten. Bei diesen zwei vereinzelten Pröbchen jedoch erfordert eine sichere Beurtheilung ein weit geübteres Auge. Der Kürze wegen ist es wohl gestattet, ohne Mißverständnisse zu besorgen, schlechtweg das gefundene Resultat so auszudrücken: der belgische Thon ist 5 Mal leichtflüssiger als der schottische oder umgekehrt. Ebenso nach wiederholten und unter sich durchaus übereinstimmenden Glühversuchen den bekannten hessischen Thon, von Mönchenberg bei Cassel, mit dem schottischen verglichen, ergab sich folgendes Resultat: Aufgebläht war Pröbchen 1 und selbst 2 noch in geringer Weise. Pröbchen 3 zeigte sich vollständig mit Flußrinde überzogen, bei Pröbchen 4 war dieselbe unvollständiger und trat das staubige Aussehen auf, das bei 6 vorherrschend ins Auge fiel. Pröbchen 4 des hessischen Thones zeigt sich besser wie 1 und schlechter wie 2 des schottischen Thones, oder mit anderen Worten: 4 des hessischen Thones erreicht nicht völlig 1 des schottischen, was also heißt: der hessische Thon ist nicht völlig 4 Mal (etwa 3 1/2 Mal) leichtflüssiger wie der schottische oder umgekehrt. Ebenso verglichen einen rheinischen Thon, aus der Gegend bei Coblenz, ergab sich: Aufgebläht ist nur Pröbchen 1, 2 zeigt sich vollständig mit Flußrinde überzogen, bei 3 ist das bestaubte Aussehen entschieden hervortretend und bei den folgenden Pröbchen erscheint die Oberfläche körnig. – Verglichen mit dem Jarnkirker Thonpröbchen ist Nr. 2 des rheinischen Thones stärker mit Flußrinde überzogen und dichter wie Nr. 1 des schottischen, Nr. 3 des rheinischen Thones hat sich dagegen entschieden strengflüssiger gehalten. Es ist mithin der rheinische Thon völlig 2 Mal leichtflüssiger wie der schottische oder umgekehrt. Beiläufig bemerke ich, daß Thone, die bei dem 3fachen Quarzzusatze in der beschriebenen Weise noch eine Aufblähung des resp. Pröbchens zu erkennen geben, oder die bei dem 6fachen Quarzzusatze leichflüssiger sich zeigen, wie der Jarnkirker bei einfachem, diejenigen sind, die im Handel nicht mehr zu den sogenannten feuerfesten gerechnet werden. Die zweckmäßigste Weise, die Vergleichungen anzustellen, möchte folgende seyn, wie aus den vorstehenden Versuchen hervorgeht. Nach erlangter größtmöglicher Versicherung der Constanz und Verläßlichkeit des Glüh-Resultats, ermittelt man, welche Pröbchen des zu prüfenden Thones unter Nr. 1 des schottischen Normal-Thones zu setzen sind, d.h. welche mit einer gleichzeitigen Veränderung der Form sich aufgebläht haben; dann untersucht man, ob das nächste höhere Pröbchen mehr glasirt oder dichter sich zeigt wie 1 des Normalthones. Ist das der Fall, so vergleicht man die nächsten höheren und so weiter, bis man zu dem Pröbchen gelangt, welches gleich sich verhält. Im Falle, daß keines übereinstimmt, hat man darauf zu achten, welches Pröbchen mehr und welches weniger strengflüssig als 1 des Jarnkirker Thones sich zeigt, wodurch eine annähernde Schätzung sich leicht ergibt. Diese empirische Bestimmungsmethode der Strengflüssigkeit der Thone, die sich in wenigen Worten zusammenfassen läßt: die Menge Quarzpulver, welche einem Thone beigemengt werden muß, um dessen Unschmelzbarkeit in einem gewissen Grade zu erzielen, gibt ein Maaß für die Strengflüssigkeit des Thones, liefert, wie oben weiter ausgeführt, bei Beobachtung der richtigen Steigerung der Hitze und größtmöglicher Gleichmäßigkeit der Ausführung der Versuche, Resultate, die sowohl genügend scharf ins Auge fallen als überraschend übereinstimmen und daher als hinreichend verläßlich anzusehen sind. So schwierig es seyn würde, nur einige vereinzelte Pröbchen stets sicher vergleichend zu beurtheilen, so leicht ist das, wenn eine Reihe von relativ gleich zusammengesetzten Pröbchen vorliegt. Hat man nur einige Mal hierin sich versucht und geübt, so erlangt man bald eine solche Fertigkeit, daß leicht auf die sicherste Weise solche Schätzungen, die es, wie ich nicht verkenne, allerdings nur sind, von dem Geübteren vorgenommen werden. Die Methode erlaubt selbst Thone unter sich zu vergleichen, die einander in Hinsicht der Strengflüssigkeit sehr nahe stehen, für die auf anderm Wege, es sey denn durch lange wiederholte Erfahrung im Großen, es nicht möglich ist, eine Entscheidung zu Gunsten des einen oder andern Thones zu geben. Gleichzeitig gibt die Methode Aufschluß über die sogenannte Fettigkeit oder Magerkeit der Thone, d.h. über die Menge des Zusatzes, den ein Thon zu binden vermag – eine Eigenschaft, die neben der Strengflüssigkeit sehr in Anschlag zu bringen ist. Sind zwei Thone gleich strengflüssig, aber ist der eine bindender als der andere, so ist dem mehr bindenden wesentlich der Vorzug zu geben oder umgekehrt. Die geprüften 4 Thonsorten so z.B. verglichen, findet sich, daß der rheinische und belgische Thon am meisten Zusatz aufzunehmen vermögen, alsdann folgt der hessische, und der schottische ist der magerste. Will man, so läßt sich dieses Verhältniß auch etwa in den bezeichneten Zahlen ausdrücken, was jedoch, da es nicht so ganz leicht und einfach zu bewerkstelligen ist und daher weiterer Ausholungen bedarf, ich einer spätern Abhandlung vorbehalte. Noch kurz beschreibe ich die Versuche, welche zwar kein genügendes Resultat geben, die mich aber zu der besprochenen Bestimmungsmethode führten. Mein erster Gedanke war, mittelst gereinigten Quarzpulvers eine Stufenleiter für die verschiedensten Grade der Strengflüssigkeit zu bilden und zwar so, daß der reine Quarz für sich die oberste Stufe einnehmen sollte, und die unteren bestimmte Gemenge davon mit irgend einem Thone. Die angestellten Versuche ergaben aber zu wenig charakteristische Unterscheidungen, um bei selbst den verschiedensten Mengenzusätzen von Quarz einigermaßen feste Anhaltepunkte aufstellen zu können. Wurden gleichzeitig verschiedene Thone so für sich mitgeglüht, so war es durchaus zweifelhaft, wo dieselben einzuordnen seyen und ergab sich als unthunlich, einen mit reichlichem Quarzzusatze versetzten Thon mit einem Thone für sich zu vergleichen. Nahm man statt des Quarzpulvers Charmotte und zwar von einem der besten schottischen Thone, so waren zwar die Unterscheidungen, und namentlich in höheren Hitzegraden, deutlicher; aber Vergleichungen oder Einordnungen waren dann noch nicht weniger unsicher. Dieselbe Unsicherheit zeigte sich auch bei Versetzung eines Thones mit seinem eigenen Charmotte. So stellte sich heraus, daß im Allgemeinen eine augenfällige und eine sichere Bestimmungsweise nur bei Proben möglich ist, die eine gleichartige Zusammensetzung haben. Die Thone so für sich zu glühen und zu vergleichen, gibt nur bei den besten feuerfesten und zugleich mageren Thonen ein Resultat, wofür jedoch jedes Mal erst ein bestimmter Anhaltepunkt zu suchen ist. Bei den wenigen strengflüssigen oder fetten Thonen, die in einem intensiven Feuer entweder sich aufblähen oder stark schwinden, geht jeder Anhaltepunkt für einen Vergleich verloren. Beschäftigt, eine größere Reihe bekannter, ausgezeichneter, sogenannter feuerfester Thone, nach dem beschriebenen Verfahren vergleichend zu untersuchen, wovon ich die Resultate veröffentlichen werde, stelle ich Industriellen, die Thone, sey es unter sich verglichen zu haben wünschen, oder wissen möchten, welche Stelle dieselben unter jenen einnehmen, es anheim, mir Proben zukommen lassen zu wollen unter der frankirten Adresse: „Dr. C. Bischof, bei Ehrenbreitstein a Rhein.“ Selbstredend sind zu einer umfassenden Beurtheilung außer der Strengflüssigkeit und dem Grade der Magerkeit und Fettigkeit, noch andere Verhältnisse, wie ich das schon angedeutet, in Betracht zu ziehen, so namentlich die Haltbarkeit der Thone im Feuer, sey es für sich oder in ihrem Verhalten gegen die Berührungsmittel, wie Ofen- oder sonstige Schlacke, gegen Eisen, Zink, Glas etc., wodurch eine solche erfahrungsmäßige Beurtheilungweise zu einer einigermaßen erschöpfenden werden dürfte. Die Ermittelung dieser Verhältnisse wird der Gegenstand meiner weiteren Untersuchungen werden.