Ueber die Ermittelung der chemischen Zusammensetzung der Hohofengase und Hohofenschlacken; von William Kent in Hoboken (N. J. Nordamerika). Kent, über die Ermittelung der chemischen Zusammensetzung der Hohofengase und Hohofenschlacken. Die einem Hohofen zugeführten Materialen sind Kohlen, Eisenerze, Kalkstein (oder andere Zuschläge), Luft und Wasser (Feuchtigkeit); seine Producte sind Eisen, Schlacken und Gase (Gichtgase, Uebergase). Als Grundsatz steht fest, daß Alles, was dem Ofen gegeben wird, aus demselben auch wieder herauskommt; nur die Form der Producte ist eine andere wie die der Charge; das Gesammtgewicht ist bei beiden dasselbe, ebenso wie das Gesammtgewicht eines jeden der vorhanden gewesenen chemischen Elemente dasselbe bleibt; durch die während des Hohofenprocesses in Folge von Abnützung in die Producte gelangenden Antheile der Materialien des Ofenfutters wird das Gewicht der Producte über die Gewichtsmenge der aufgegebenen Beschickung hinaus vermehrt; allein diese Gewichtsvermehrung ist im Vergleich zu der ganzen Menge der durchgesetzten Materialien bedeutungslos. Betrachtungen dieser Art gaben dem Verfasser (Engineering and Mining Journal, April 1875 S. 228) ein Verfahren an die Hand zur Bestimmung der Gewichtsmenge und der entfernteren (elementaren) chemischen Zusammensetzung der Schlacken und der Gichtgase – unter der Voraussetzung, daß Gewichtsmenge und durchschnittliche Zusammensetzung der Beschickung sowohl, als auch Gewichtsmenge und specielle chemische Beschaffenheit des erblasenen Roheisens bekannt sind. Das Verfahren selbst ist sehr einfach und besteht lediglich in einer Berechnung der innerhalb einer bestimmten Zeit dem Ofen zugeführten Gewichtsmenge eines jeden Elementes, von welcher man die in dem während eben dieser Zeit producirten Roheisen enthaltene Gewichtsmenge derselben Elemente abzuziehen hat. Die Differenz zerfällt dann in zwei Theile, deren einer auf die flüchtigen, deren anderer aber auf die nicht flüchtigen Substanzen kommt. Den flüchtigen Antheil bilden die Gase, den nicht flüchtigen die Schlacken. Aus den erhaltenen Zahlen läßt sich die procentische Zusammensetzung der Producte leicht ableiten. Bestimmter ausgedrückt lauten diese Sätze folgendermaßen: Die in den Ofen aufgegebenen Materialien sind Kohlen, welche wesentlich aus Kohlenstoff, nebst etwas Wasserstoff, Schwefel, nicht flüchtigen Silicaten und Feuchtigkeit bestehen; ferner Eisenerze, bestehend aus Eisen, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor, Kiesel und Silicaten; Kalkstein, Kalkerde, Kohlensäure, zuweilen auch Kieselsäure, Magnesia und Thonerde enthaltend; endlich noch Luft, welche aus Sauerstoff und Stickstoff zusammengesetzt, auch Feuchtigkeit, aus Sauerstoff und Wasserstoff bestehend, mit sich führt. Die aus dem Gestelle des Hohofens erhaltenen Producte sind Roheisen, bestehend aus den Elementen Eisen, Kohlenstoff, Kiesel, Schwefel, Phosphor etc., und Schlacken, welche die Silicate von Kalk, Magnesia, Thonerde, Eisen u.s.w., vielleicht nebst Phosphor, Schwefel etc. enthalten. Die aus der Gicht entweichenden Gase bestehen aus Sauerstoff, welcher aus der Luft, aus dem Erze und zu einem kleinen Theile von der Zersetzung der Kieselsäure herrührt, die ihren Kiesel-(Silicium-) Gehalt an das Eisen abgegeben hat, ferner aus Kohlenstoff, und zwar, mit Ausnahme des an das Eisen des Roheisens getretenen Antheils, aus dem ganzen in der Kohle und dem Kalksteine enthalten gewesenen Kohlenstoffe; aus Wasserstoff, von der Kohle und der Feuchtigkeit der Luft herrührend, und aus Sickstoff, welcher in der dem Ofen zugeführten atmosphärischen Luft enthalten war und aus demselben unverändert wieder entweicht. Möglicherweise finden sich in den vorstehenden Annahmen kleine Fehler, und absolut richtige Resultate darf man von der in Rede stehenden Methode überhaupt nicht erwarten, da manche von den in den Ofen gelangenden Substanzen unter gewissen Bedingungen flüchtig, unter anderen nicht flüchtig sind, wie Schwefel, Phosphor, Zink und Stickstoff; ebenso kann ein kleiner Antheil der nicht flüchtigen Elemente in Form von Staub mit den Gichtgasen (und der Tümpelflamme etc.) entweichen. Diese Fehler sind indessen so klein, daß sie unberücksichtigt bleiben können, und die Methode ist offenbar für die meisten Zwecke, wie z.B. zur Bestimmung der Heizkraft der Gase und zur Beurtheilung der Beschaffenheit der Schlacke hinlänglich genau. Zur Prüfung dieser Methode hat der Verfasser eine Berechnung von der Zusammensetzung der Gichtgase und der Schlacken des Alfreton-Hohofens in England auf Grund einer Berechnung der in Percy's Metallurgie gelieferten Daten ausgeführt. Diese letzteren sind: die chemische Zusammensetzung der Kohle, des Erzes und des Zuschlagskalkes, sowie die Angabe, daß je 140 Th. des erzeugten Roheisens 390 Th. Steinkohle, 420 Th. Eisensteine und 170 Th. Zuschlagskalksteine erforderten. Die Analysen ergaben folgende Zusammensetzung. Erz. Steinkohle. Zuschlagskalk. Kieselsäure   25,77 Kohlenstoff   74,98 Kalkerde   54,4 Eisenoxyd   60,24 Wasserstoff     4,73 Kohlensäure   42,9 Thonerde     6,58 Sauerstoff   10,01 Magnesia     0,6 Kalkerde     3,51 Stickstoff     0,18 Thonerde     0,8 Magnesia     3,19 Wasser     7,49 Feuchtigkeit und Kali     0,74 Silicate     2,61 Verlust     1,3 Mangan Spuren Kali     0,07 –––––– –––––– –––––– 100,03 100,07 100,00. Diese Daten sind unvollständig, da sie weder eine Analyse des mit dieser Beschickung erblasenen Roheisens, noch das Gewicht der in den Ofen gelangten Gebläseluft und den Feuchtigkeitsgehalt derselben angeben. Um die Berechnung zu ermöglichen, mußte der Verfasser diese Angaben ergänzen, und dies geschah in nachstehender Weise. Das Roheisen soll 94 Proc. Eisen, 4 Proc. Kohlenstoff und 2 Proc. Kiesel enthalten. Da in den Analysen der Beschickungsmaterialien kein Schwefel und Phosphor angegeben ist, so kann auch von diesen Körpern Nichts im Roheisen enthalten sein. Die Gewichtsmenge der dem Ofen zugeführten Gebläseluft läßt sich berechnen, wenn man die von Percy gegebene Analyse der Gase als richtig annimmt. Die Columne I gibt die von Letzterem ausgeführte Volumanalyse, II die auf Gewichtsprocente reducirten Resultate derselben und III die procentische Menge der entfernteren Bestandtheile an: I. II. III. Stickstoff   55,35   57,35     Stickstoff   57,35 Kohlensäure     7,77   12,67 Kohlenstoff   16,61 Kohlenoxyd   25,97   26,79 Sauerstoff   24,53 Sumpfgas     3,75     2,24 Wasserstoff         1,51 Wasserstoff     6,73     0,50 Oelbildendes Gas.     0,43     0,45 –––––– ––––––– ––––––– 100,00 100,00 100,00. Der in den Gasen enthaltene Kohlenstoff rührt von der Steinkohle und dem Kalksteine her. Wenn 1,44 Proc. des Kohlenstoffes der Kohle an das Eisen traten, um dem letzteren einen Kohlenstoffgehalt von 4 Proc. zu ertheilen, so gingen die übrigbleibenden 73,54 Proc. Kohlenstoff oder 390 × 0,7354 = 286,81 Th. Kohlenstoff für je 140 Th. des producirten Roheisens in die Gase. Da der Kalkstein 42,9 Proc. Kohlensäure oder 11,7 Proc. Kohlenstoff enthielt, so mußte er 170 × 0,117 = 19,89 Th. Gas geben. Demnach enthielten die Gase auf je 140 Th. producirten Roheisens 286,81 + 19,89 = 306,70 Th. Kohlenstoff. Da diese 306,70 Th. 16,61 Proc. vom Gesammtgewichte der gebildeten Gase ausmachen, so wird das letztere nach der Proportion gefunden: 16,61 : 100 = 306,70 : x, woraus x = 1846,5. Die Feuchtigkeit möge zu 1 Proc. von dem Gewichte der verbrauchten Luft gerechnet werden, also zu 13,75 Th. Die nachstehende Tabelle (S. 336) zeigt die Berechnung der Zusammensetzung der Gase und Schlacken; die Zahlen wurden durch Multiplication der Gewichtsmenge eines jeden zur Erzeugung von je 140 Th. Roheisen aufgegebenen Materials mit der procentischen Menge aus jedem des in diesem Materiale enthaltenen Elementes gewonnen. Man vergleiche nun die Berechnung der Zusammensetzung der Gase (S. 336) mit den gefundenen Resultaten der von Percy gegebenen Analyse, wie nachstehend: Kohlenstoff. Wasserstoff. Sauerstoff. Stickstoff. Durch Rechnung 16,00 1,22 27,53 55,25 Durch Analysiren 16,61 1,51 24,53  57,35. Eine Analyse der Schlacken gibt Percy nicht. – Die durch Rechnung gefundenen Resultate stimmen mit den Ergebnissen der Analyse so nahe überein, als dies bei so vielen in der Ermangelung genügender, wirklich thatsächlicher Anhaltspunkte nothwendigen Annahmen nur irgend erwartet werden konnte. Um das Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung der Hohofengase auf dem Wege der Rechnung gründlich prüfen zu können, würde es einer längere Zeit hindurch fortgeführten, vollständigen Reihe von Analysen bedürfen. Die im Vorstehenden beschriebene Methode führt zu genauen Ergebnissen nicht, wenn man, anstatt der entfernteren, die nähere Zusammensetzung der Gase ermitteln will, da man von vornherein nicht wissen kann, ob der Wasserstoff in freiem Zustande oder an Kohlenstoff oder Sauerstoff gebunden vorhanden ist. Wenn indessen bei Anwendung von Anthracit als Brennmaterial die Beschickung kein Wasser enthält, und der Wasserstoffgehalt der Hohofengase sehr gering ist, so läßt sich die nähere Constitution der letzteren sehr annähernd bestimmen, da alsdann Textabbildung Bd. 218, S. 336 Kohlenstoff; Wasserstoff; Sauerstoff; Stickstoff; Kieselsäure; Kali; Thonerde; Kalkerde; Magnesia; Eisen; Steinkohle; Eisenstein; Zuschlagskalk; Luft; Feuchtigkeit; Weniger Eisen; Weniger Schlacke; Bleiben Gase; Procentische Zusammensetzung der Gase; Procentische Zusammensetzung der Schlacke der Kohlenstoff in Verbindung mit Sauerstoff als Kohlensäure und Kohlenoxyd zugegen sein wird, deren Mengen wiederum von dem Kohlenstoff und Sauerstoffgehalte der Gase bedingt werden. H. H.