Das Schmelzen der Eisenerze vom chemischen Standpunkte aus betrachtet. Von Sir Lowthian Bell, Bart F. R. S. Deutsch von Dr. A. Busch. Vortrag, gehalten auf der 9. Jahresversammlung der „Society of Chemical Industry“ zu Nottingham. (Schluss des Berichtes S. 92 d. Bd.) Das Schmelzen der Eisenerze vom chemischen Standpunkte aus betrachtet. Die Oekonomie des Brennstoffes in einem Hochofen neuester Construction. Wir wollen jetzt diese wissenschaftlichen Speculationen verlassen und einige Beispiele aus der Praxis anführen. Die Rubrik D auf den Tabellen gibt ein Beispiel eines 27,4 m hohen Ofens mit 948 cbm Rauminhalt, in welchem 11 Eisen mit 9,8 hk Koks producirt werden soll. Die Analyse der Gichtgase bestätigte diese Behauptung. Die Temperatur des Windes war 710° C. Aus der Rubrik D der Tabellen wird sich das Weitere ergeben. Die Rubrik E repräsentirt einen 24,4 m hohen Ofen der Clarence-Werke bei einem Rauminhalt von nur 439 cbm. Der Koksconsum für 1 t Eisen ist bei E 0,2 hk höher; man muss jedoch in Betracht ziehen, dass, wenn so grosse Chargen der Erze auf den Koks einwirken, derartige Schwankungen zufällig sein können. Ich will jedoch nicht leugnen, dass die grösseren Dimensionen bei D und die hohe Temperatur des Windes Vortheile E gegenüber haben können, immerhin bleibt es zweifelhaft. Das Verhältniss zwischen Kalkstein und Aetzkalk zum Brennmaterial. Wenn wir unser Augenmerk darauf richten, wie die Wärmemenge des Windes im Hochofen verwendet wird, so können wir die Rolle nicht übersehen, welche ein Theil derselben beim Freimachen der Kohlensäure aus dem Kalkstein und der darauf folgenden Dissociation spielt. Dies ist besonders ersichtlich bei Hochöfen älterer Construction, wie aus A und B der Tabellen hervorgeht. Die Summe der mit der Verwendung von kohlensaurem Kalk verknüpften Factoren, d. i. Austreiben und Dissociation von CO2, beträgt in Hektokg Koks ausgedrückt bei A 2,52 und bei B 1,64 hk. Früher mag man diese Zahlen nicht berücksichtigt haben, sondern, da man wusste, dass der Kalkstein im Kalkofen Wärme nöthig hat zum Austreiben des Kohlendioxyds, so nahm man an, dass man ira Hochofen selbst Wärme sparen könnte durch Verwendung von Aetzkalk als Flussmittel, ohne zu berechnen, wie gross die Ersparung wirklich sein würde. Die mit den Gichtgasen entweichende Wärme ist bei A 4,43 hk Koks und bei B 2,5 hk Koks für 1 t Eisen äquivalent. Es war daher Wärme genug vorhanden und bei solchen Verlusten musste man bedacht sein, dieselbe einigermassen auszunutzen. Die Versuche auf den Clarence-Werken, an Stelle von Kalkstein gebrannten Kalk zu verwenden, wurden, da die Resultate nicht der Erwartung entsprachen, aufgegeben, und andere Firmen folgten dem Beispiele. Etwa 12 Jahre später wurden die Versuche in Cleveland wieder aufgenommen, jedoch bald wieder verlassen. Die Gründe waren folgende: Der Versuch wurde in einem Hochofen von 23 m Höhe und 578 cbm Rauminhalt gemacht. Bei der Verwendung von Kalkstein (CaCO3) war angeblich 11,64 hk Koks für 1 t Eisen und bei der von gebranntem Kalk 9,745 hk Koks verbraucht worden. Die Ersparniss betrug 1,895 hk Koks. Dieser Vergleich schliesst eine falsche Angabe in sich, denn nach meiner Berechnung sollte der Verbrauch an Koks für 1 t Eisen bei einem Betriebe mit Kalkstein und Wind von 765° C. weniger als 10,7 hk Koks betragen haben. Die Ersparniss betrug also nur rund 1 hk Koks für 1 t Eisen. Aetzkalk zieht nun, wie bekannt, bei gewöhnlicher Temperatur Kohlensäure aus der Luft an. Diese Absorption ist noch bedeutender in einer Mischung von Gasen, welche, wie die Gichtgase, etwa 12 Vol.-Proc. von Kohlendioxyd enthalten, zumal bei höheren Temperaturen, welche natürlich unter derjenigen liegen müssen, bei der die Kohlensäure aus dem Kalksteine wieder ausgetrieben wird (500° C). In Folge dessen wird ein Theil des eingebrachten gebrannten Kalkes wieder in Carbonat übergeführt, welches in den tieferen Schichten dann wieder Wärme nöthig hat, um in CaO übergeführt zu werden. So enthielten die Gichtgase des Hochofens, in welchem der Versuch gemacht wurde, nur 2,16 hk Kohlenstoff als Kohlendioxyd statt der üblichen Menge, welche 3,0 hk ausmachte (Tabelle II C). Die Folge dieser Störung ist ein Abfall der Heizkraft des Koks. Ich führe die Resultate der Rubriken E und F hier an, um die Natur dieses Processes klar zu machen. Wärmequellen für die Kokseinheit E Ofen von24,4 m Höhe und439 cbm Raum-inhalt. Wind704° o. 10 hkKoks für 1 tEisen.Kalkstein alsZuschlag. F Ofen von23,2 m Höhe und579 cbm Raum-inhalt. Wind765° C. 9,7 hkKoks für 1 tEisen.Gebrannter Kalkals Zuschlag. Ueberführung von C in COUeberführung von C als CO in CO2Wärme des Windes für jede Koks-    einheit Cal.20321672  727 Cal.21201244  738 4431 4102 Verhältniss des Gewichtes des    Kohlenstoffs als CO zu jeder    Einheit Kohlenstoff als CO, in    den Gasen 2,18 : 1 2,94 : 1 Clevelanderze enthalten gewöhnlich so grosse Mengen Kalk, dass etwa 1,5 hk desselben für 1 t Eisen in den Hochofen mit den Erzen gelangen. Der Kalk scheint jedoch in einer Verbindung zu präexistiren, welche durch Kohlendioxyd nicht angegriffen wird. Dies wurde daraus erkannt, dass nur Spuren Kohlendioxyd von den Erzen absorbirt werden. Allgemeine Schlüsse. Diejenigen, welche meinen, durch Vergrösserung der Hochöfen, durch Verwendung von gebranntem Kalk als Zuschlag und durch Erhöhung der Temperatur des Windes noch Ersparniss an Koks erreichen zu können, verweise ich auf die Rubrik E der Tabellen. Der Hochofen von 439 cbm Rauminhalt wird mit Wind von verhältnissmässig niederer Temperatur betrieben und als Zuschlag wird roher Kalkstein verwendet. Die Resultate dieses Hochofens stellen sich im Vergleiche zu solchen von doppelter Grösse und mit viel heisserem Winde und mit Kalk anstatt mit Kalkstein betriebenen (falls Jemand noch an die Vortheile des gebrannten Kalkes glauben sollte) sehr günstig. Dessenungeachtet bin ich weit entfernt, die Versuche zu unterschätzen, welche mit Rücksicht auf Verringerung der Kosten der Roheisenproduction angestellt werden. Zweifellos verdanken wir Hüttenleute denen, welche mit beträchtlichen Kosten und Arbeiten derartige Experimente angestellt haben, die Fortschritte in unserem Hüttenwesen, und ohne ihre Erfahrungen würden fast die meisten Speculationen zwecklos sein. Als die Ausführbarkeit der Vorwärmung des Windes auf 750° C. dargethan war und man über die Einflüsse discutirte, welche diese Verbesserung auf den gesammten Eisenhandel ausüben würde, machte ich auf die oben ausgesprochenen Bedenken aufmerksam. Die Schwierigkeit bestand hauptsächlich darin, einem kleinen Volumen Wind eine möglichst hohe Temperatur mitzutheilen. Aber es kamen noch Fragen von rein chemischer Natur in Betracht, welche der in Folge des heisseren Windes erzielten Ersparung an Brennmaterial, wie es schien, eine Grenze vorschreiben würden. Die Eigenschaft des Kohlendioxydes, metallisches Eisen, zumal Eisenschwamm, zu oxydiren, ist bekannt; dies konnte unter gewissen Bedingungen – Temperatur u.s.w. – die reducirende Kraft des Kohlenoxydes mehr oder weniger abschwächen, oder sie möglicher Weise verhindern. Kohlenstoff bei sehr hoher Temperatur besitzt ferner die Eigenschaft, Kohlendioxyd zu zersetzen, und auf unseren Fall angewandt konnte das durch Reduction von Eisenoxyd gebildete Kohlendioxyd durch den glühenden Kohlenstoff zersetzt werden. Die Tragweite dieser Betrachtung ist leicht einzusehen, wenn man sich vorstellt, dass bei dieser Reaction für jede Kohlenstoffeinheit die Wärmemenge von 2,33 Einheiten in Form von Kohlenoxyd nöthig ist, ihre Stelle zu vertreten. Ich führe nun die Versuche an, auf welche diese Speculationen gegründet sind. Bei 200° C. beginnt das Eisenoxyd der Clevelanderze, mit Kohle geglüht, Sauerstoff zu verlieren, aber die Reaction ist nur schwach, bei 210° C. wird sie deutlicher und bei 225° C. ist sie heftig. Die folgende Tabelle zeigt, wie nach verschiedenen Methoden dargestelltes Eisenoxyd bei der reducirenden Wirkung der Kohle seinen Sauerstoff verliert: NiedersteTemperatur, beiwelcher CO2erscheint DeutlicheReaction Grad Cels. Grad Cels. Frisch gefälltes Fe2(OH)6 geglüht 141 149 Fe2O3 durch Glühen von FeNO3    erhalten 145 154 Geröstete Clevelanderze 199 210 Fe2O3 aus FeSO4 erhalten 208 216 Die Procente des verlorenen Sauerstoffs beim 7stündigen Glühen von Eisenoxyd in einem Strome von CO bei 417° C. waren für Verlorener Sauerstoff Geröstete Clevelanderze 9,4 Proc. Fe2O3 aus FeSO4 erhalten 61,7 „ Fe2O3 aus gefälltem Fe2(OH)6 erhalten 66,7 „ Fe2O3 aus FeNO3 erhalten 72,7 „ Reines Kohlendioxyd wurde über reinen Eisenschwamm bei 300° C. geleitet, ohne dass Kohlenoxyd gebildet wurde, bei 417° C. wurde die Reaction äusserst heftig. Das Eisen wurde oxydirt und das Gas fast völlig in Kohlenoxyd übergeführt. Harter, silbergrauer Durhamkoks wirkt nur wenig auf Kohlendioxyd bei Rothglut ein, in der Nähe der Düsen des Hochofens jedoch wird die Umsetzung momentan erfolgen. Andererseits wird der weiche schwarze Koks durch Kohlendioxyd bei der viel niederem Temperatur der Reductionszone angegriffen. Das gewöhnliche Verhältniss von Kohlenstoff als Dioxyd zu Kohlenstoff als Kohlenoxyd ist meist 1 : 2,6 in einem 24,4 m hohen Ofen mit Wind von 485° C. Unter den gleichen Verhältnissen bei Verwendung von weichem Koks wurde es 1 : 2,82. Eine Mischung von 2 Vol. Kohlenoxyd und 1 Vol. Kohlendioxyd (1C als CO2 zu 2C als CO dem Gewichte nach) und eine zweite von 3 Vol. Kohlenoxyd und 1 Vol. Kohlendioxyd wurde durch einen Cylinder geleitet, in dem die folgenden Substanzen auf 417° C. erhitzt wurden: Verlust an Sauerstoff in Procent des ursprüng-lichen Sauerstoffs Gasgemisch 2 Vol. CO1 Vol. CO2 2 Vol. CO1 Vol. CO2 3 Vol. CO1 Vol. CO2 3 Vol. CO1 Vol. CO2 Dauer des Versuchs   5½ Std.   11½ Std.   5 Std.   10½ Std. Geröstetes Cleveland-    erz 0,9 Proc.   4,3 Proc.   1,9 Proc. 29,3 Proc. Fe2O3 aus Nitrat dar-    gestellt 2,4    „ 16,2     „ – – Gefälltes und ge-    glühtes Fe2O3 2,9    „ 14,0     „ 26,6 Proc. 38,6 Proc. Fe2O3 aus FeSO4 3,4    „ – – – Eine grosse Anzahl ähnlicher Experimente wurden nach dieser Richtung ausgeführt, alle zu dem Zwecke, das verschiedene Verhalten der beiden gasförmigen Oxydverbindungen des Kohlenstoffs zu zeigen, und zwar die Neigung des Kohlenoxyds, das Eisenoxyd zu reduciren, und das Bestreben der Kohlensäure, das reducirte Eisen zu oxydiren. Ich schliesse aus meinen Versuchen, dass in der Praxis diesen Bestrebungen nahezu das Gleichgewicht gehalten wird. Diese Annahme fand Bestätigung dadurch, dass geröstetes Eisenerz in Form eines groben Pulvers der Wirkung der Gichtgase ausgesetzt, welche etwa 1C als CO2 auf 2,2C als CO bei einer Temperatur von ungefähr 400° C. enthielten, noch eben seines Sauerstoffs beraubt wurde, d.h. also an einer Stelle, wo in Folge der niederen Temperatur CO2 durch C noch nicht in 2CO übergeführt wurde. Wenn ein Gemisch von gleichen Volumtheilen Kohlenoxyd und Kohlendioxyd bei Hellrothglut über künstlich dargestelltes Eisenoxyd, geröstetes Clevelanderz, Lancashire Hämatiterz, gerösteten Spatheisenstein und Eisenschwamm geleitet wird, so geht alles Eisenoxyd in Oxydul über, auf welcher Stufe die Reduction stehen bleibt, während das metallische Eisen in Eisenoxydul übergeführt wird. Die Ueberführung in Oxyd ist durch dieses Gasgemisch nicht zu bewirken. Folgende Experimente wurden mit einem Gasgemisch von Kohlenoxyd und Kohlendioxyd, letzteres im Ueberschusse, und mit Clevelanderz angestellt, dessen Eisen im Wasserstoffstrome zu metallischem Eisen reducirt war. CO CO2 Temperatur Sauerstoff inProc. als Fe2Oabsorbirt Zeit desVersuchs Vol. Vol. Proc. 1   1,25 240° C.   5,25 1 2,2 Sichtbare Rothglut 11,70 1 4,0 Volle Rothglut 15,70 1 6,0 Schwache Rothglut   5,80 1 6,0 Rothglut   6,00 1 6,0 Hellrothglut 87,00 Bei einer Temperatur von 417° C. oxydirt Kohlensäure Eisenschwamm; in einer Mischung gleicher Volumina Kohlenoxyd und Kohlendioxyd jedoch wird diese Reaction ganz aufgehoben. Bei Rothglut andererseits wird das Metall rapide oxydirt. Aus dem Vorhergehenden kann man schliessen, dass ein stabiles Gleichgewicht existirt, in welchem das Eisenoxyd aufhört, Sauerstoff zu verlieren, und die Mischung der beiden Gase unverändert bleibt; dies Gleichgewicht wird durch die Temperatur beeinflusst. Die Versuche an einem Hochofen von 721 cbm Capacität ergaben Folgendes: Die Gichtgase hatten 312° C.; die Procente des Kohlendioxyds variirten von 34 bis 45 Proc. und betrugen im Mittel aus 13 Analysen 37,5 Proc. Ich habe oben erwähnt, dass die im Hochofen vor sich gehenden Processe nicht so einfach sind, als man früher annahm. Wären die alten Anschauungen über die Reduction des Eisenoxyds im Hochofen zu metallischem Eisen richtig gewesen, so hätte man sie durch folgende Gleichungen ausdrücken können. Wir nehmen an, dass Fe2O3 durch CO in eine Oxydationsstufe übergeführt wird, welche wir mit FexOy + 1 bezeichnen wollen. Letztere trifft dann eine neue Menge CO an, welche wir ihrer Menge nach als yCO bezeichnen wollen. Wir haben dann: (a) FexOy + 1 + CO = FexOy + CO2 (b) FexOy + yCO = xFe + yCO2 Aus oben angeführten Gründen muss ein Ueberschuss von CO zugegen sein, da es nicht möglich ist, alles Kohlenoxyd in Dioxyd überzuführen. In oder nahe dem Herde des Hochofens verlieren die atmosphärische Feuchtigkeit, Kieselsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure ihren Sauerstoff, und das Eisen nimmt diese Basen nebst einem Theil Kohlenstoff auf, und es resultirt Roheisen. Es war von Ebelmen und Percy beobachtet, dass in der Nähe der Düsen mehr Sauerstoff sich fand, als der Menge des atmosphärischen Stickstoffs und der Feuchtigkeit des Windes, welcher durch die Düsen eintritt, entsprach. Diese Beobachtung habe auch ich später gemacht. Ein entsprechendes Plus von Kohlenstoff in den Gasen wurde nicht wahrgenommen. Unabhängig von Schinz fand ich, dass Kohlenoxyd bei Gegenwart von Eisen oder seiner Oxydverbindungen in Kohlenstoff und Kohlendioxyd gespalten wird. Ich bemerkte, dass wenn man Eisenerz den Gichtgasen des Hochofens aussetzt, sich Kohlenstoff auf demselben niederschlägt. In Verbindung mit Alder Wright constatirte ich diese Erscheinung auch durch eine Reihe ausführlicher Laboratoriumsversuche. Ich will mich hier auf die Einwirkung von metallischen Eisen oder seiner Oxydverbindungen auf Kohlenoxyd und Kohlendioxyd beschränken. Einwirkung von Kohlendioxyd auf Eisenschwamm. Die folgenden Gleichungen sind die Umkehrung der oben angeführten, indem das Metall bei der Reduction von CO2 zu CO wieder oxydirt wird. (1) xFe + yCO2 = FxOy + yCO (2) FexOy + CO2 = FexOy + 1 + CO Wenn das Eisen unter den oben genannten Bedingungen einem Strome von CO2 bei einer bestimmten Temperatur (417° C.) ausgesetzt wird, so absorbirt dasselbe oder das Oxydul Sauerstoff, indem es sich mit einer Schicht von reinem, fein vertheiltem Kohlenstoff (Russ) überzieht. (3) FexOy + CO = FexOy + 1 + C (4) xFe + yCO = FexOy + yC Bei anderen Temperaturen wird der so aufgenommene Sauerstoff abgegeben, und das Kohlenoxyd zersetzt sich nach der Gleichung: (5) 2CO = C + CO2 Bei höheren Temperaturen kann der frei gemachte Kohlenstoff das Eisenoxyd vollständig reduciren: (6) C + FexOy + 1 = FexOy + CO (7) C + 2FexOy + 1 = 2FexOy + CO2 (8) yC + FexOy = xFe + yCO Wird schliesslich die Temperatur noch gesteigert, so kann der frei gemachte Kohlenstoff vom Kohlendioxyd gelöst werden (wenn man den Ausdruck gebrauchen darf) und wir erhalten: (9) C + CO2 = 2CO. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die in obigen Gleichungen ausgedrückten Umsetzungen Aufschluss über die Phänomene geben können, welche Dr. Percy so unerklärlich schienen. Die folgende Tabelle gibt die Zusammensetzung der Gase eines 24,4 m hohen Hochofens an. Die Gase wurden in verschiedenen Höhen entnommen, und zwar wurde unter Nr. 1 Kalkstein, unter Nr. 2 gebrannter Kalk zugeschlagen; daher rührt durchweg die Differenz der Mengen Sauerstoff und Kohlenstoff in den Gasen bei Nr. 1 und 2. Tempe-ratur Nr. 1 Nr. 2 Sauer-stoff Kohlen-stoff Sauer-stoff Kohlen-stoff Grad Cels. hk hk hk hk An den Gasfängen 250 16,70 10,48 14,50 10,14 Tiefe unter der Oberfläche    der Minerale 2,6 m 450 13,09   9,26 12,50   8,61 Tiefe unter der Oberfläche    der Minerale 5,5 m 780 12,06   9,07 12,35   8,66 Tiefe unter der Oberfläche    der Minerale 9,5 m. Kirschroth-glut 13,12   9,18 12,33   8,71 Tiefe unter der Oberfläche    der Minerale 13,5 mTiefe unter der Oberfläche    der Minerale 17,3 mTiefe unter der Oberfläche    der Minerale 19,0 mTiefe unter der Oberfläche    der Minerale 20,7 m Hellkirschrothglut,welche allmählich ineine blendendeWeissglut überging 12,6312,5812,5013,78   9,46  9,31  9,3910,13 12,3612,0712,3713,48   9,04  8,99  8,90  9,67 = 1,2 m über der Grund-    fläche des Herdes Nachdem für den Sauerstoff der Metalloide und der atmosphärischen Feuchtigkeit die berechnete Menge in Abzug gebracht ist, bleibt etwa 1,02 hk für 1 t Eisen in den Gasen übrig. Ferner ist eine Zunahme zwischen den gleichen Höhen von 19 und 20,7 m um etwa 0,8 hk Kohlenstoff zu verzeichnen. Andere Versuche ergaben: Zunahme von Sauerstoff an den Düsen 0,73 0,9 1,1 hk „ „ Kohlenstoff „ „ „ 0,78 1,34 0,95 hk Der Abzug des Sauerstoffs der Metalloide und der atmosphärischen Luft u.s.w. wurde beispielsweise folgendermassen berechnet: Menge des Sauerstoffs, in den Gasen bestimmt 13,78 hk Sauerstoff dem Stickstoff der atmosphäri-    schen Luft entsprechend 11,32 hk Sauerstoff in P2O5, SO3, SiO2 0,72 „          „       aus CaO bei CaS-Bildung. 0,36 „          „       der Feuchtigkeit der Luft. 0,33 „ ––––––––– 12,78 hk 13,78 – 12,73 = 1,05 hk. Cailletet schrieb die Abscheidung von festem Kohlenstoff in den heissesten Theilen des Hochofens der Dissociation von Koblenoxyd bei äusserst hohen Temperaturen zu, was St. Claire Deville bestätigte. Ersterer gibt eine Analyse der Gichtgase an, welche wir einer genaueren Betrachtung unterziehen wollen. Die Gasprobe wurde einem Hochofen mit Holzkohlebetrieb entnommen und bestand aus: Freiem Sauerstoff 17,03 Proc. Wasserstoff 0,12 „ Kohlenoxyd 2,08 „ Kohlendioxyd 4,61 „ Stickstoff 76,16 „ dem Gewichte nach. Die Menge des freien und gebundenen Sauerstoffs zusammengenommen entspricht fast der Menge des Stickstoffs in demselben Verhältniss, in welchem sich diese Gase in der atmosphärischen Luft finden. Gasförmigen Kohlenstoff (CO und CO2) enthalten die Gase nur etwa 1/10 der Menge, welche sich gewöhnlich im Herde vorfindet. An der Röhre, welche Cailletet zur Probenahme der Gase benutzte, setzte sich, wie er angibt, Kohlenstoff an. Wenn die Ansicht Cailletet's richtig wäre, so hätte sich aus der Probe, deren Analyse oben angeführt ist, 9/10 des Kohlenstoffs aus dem Kohlenoxyd niederschlagen müssen, solange das Gas durch Verbrennung des Brennmaterials bei der nöthigen Temperatur gehalten wurde. Dies wird widerlegt durch die Thatsache, dass, in der Probe selbst, die 90 Proc. nicht brennbaren Kohlenstoffs eine bedeutende Abkühlung der bei der Umsetzung direct betheiligten Gase hätten zur Folge haben müssen, was man doch, wie es mir scheinen will, als im Herde des Hochofens statthabend nicht annehmen kann. Ich habe beim Ausblasen eines Hochofens bemerkt, dass nicht nur in der Zone, wo die Hitze am grössten ist, sondern weit oberhalb und in einer verhältnissmässig kalten Zone sich ebenfalls eine reichliche Menge von fein vertheiltem Kohlenstoff findet. Ich habe dies bis jetzt der Dissociation von Kohlenoxyd durch Eisen oder dessen Oxydulverbindungen in der oben erwähnten Art und Weise zugeschrieben. Sollte nicht der von Cailletet wahrgenommene Kohlenstoff aus dem Erze, welches, wie wir wissen, davon durchdrungen ist, unter den oben erwähnten Umständen frei gemacht sein? Diese Abscheidung kann Platz greifen, wenn das reducirte Erz an den Düsen flüssig wird. Der freie Sauerstoff wird dann erhalten an der Stelle, wo der Wind noch nicht Zeit gehabt hat, mit der von Cailletet erwähnten geringen Menge Kohlenstoff in Form von Kohlenoxyd und Kohlendioxyd in Reaction zu treten. Ich spreche diese Meinungsverschiedenheit Cailletet gegenüber ungern aus, aber ich halte meine Erklärung für vielleicht nicht ganz ungerechtfertigt. Aus bereits angeführten Gründen gibt uns der Gehalt der entweichenden Gichtgase an Kohlendioxyd ein wichtiges Criterium für die Leistung des Hochofens. Da eine Beziehung zwischen dem Gehalte der Gichtgase an Kohlendioxyd und der erzeugten Wärme existirt, so ist es wohl aussichtslos, dass 3,0 hk Kohlenstoff in Form von Kohlendioxyd für 1 t Eisen in den Gichtgasen wesentlich überschritten werden wird. Diese Zahl ist Schwankungen unterworfen, da sie sich auf Roheisen mit 93 Proc. Fe bezieht und mit dem letzteren Procentsatz variirt. Percy erwähnt eine Zahl von 3,09 hk Kohlenstoff als Kohlendioxyd in den Gichtgasen, welche sich auf Roheisen von 96,3 Proc. Fe bezieht. Wir wollen die Schwierigkeiten ins Auge fassen, welche sich der Erhöhung des Procentgehaltes der Kohlensäure in den Gichtgasen in den Weg legen. Es ist vom chemischen Standpunkte aus möglich, bei der Reduction des Eisenoxydes Kohlenoxyd in Kohlendioxyd vollständig überzuführen, aber in praxi wird dies im Hochofen unmöglich sein. Es ist experimentell nachgewiesen, wie langsam Clevelanderz durch ein Gasgemisch von 2 Vol. CO und 1 Vol. CO2 bei Temperaturen unter 480° C. reducirt wird. Eine Zunahme an CO2 im Gasgemische würde die Reduction naturgemäss noch verzögern, bis die Erze in die Tiefe des Hochofens gelangen, wo in Folge der höheren Temperatur CO2 in CO übergeführt werden würde. Wir wollen jedoch annehmen, dass eine Vermehrung der Gichtgase an Kohlendioxyd erreichbar sei unter Umständen, welche der Hochofenbetrieb zuliesse. Gesetzt den Fall, die Menge Koks werde verringert und die fehlende Wärme werde durch ein Plus von in der Reductionszone erzeugter Kohlensäure ausgeglichen. Die Lage der Reductionszone ist nun eine derartige, dass in dem Falle eine bedeutende Wärmemenge mit den Gichtgasen verloren ginge. Es ist jedoch für das Schmelzen der Schlacken, des Eisens u.s.w. eine bestimmte Wärmemenge im Herde des Hochofens erforderlich, welche von einer bestimmten Menge mit heissem Winde verbrannten Koks erzeugt werden muss. Wird diese verringert, so wird der ganze Betrieb gefährdet. Es kommt zwar vor, dass Erze so zusammengesetzt sind, dass die Arbeitsleistung im Herde weit geringer ist, als dies bei Clevelanderzen der Fall ist. In den beiden Tabellen ist unter Rubrik H ein Beispiel gegeben, welches die Wahrheit dieser Behauptung constatirt. Es handelt sich in dem Falle um Giessereieisen, welches in einem kleinen Hochofen mit Wind von 200° C. und mit einem Aufwände von 7,7 hk Holzkohle verhüttet wird. Ich habe mich persönlich hierüber in Schweden informirt und erfahren, dass in diesem Falle Holzkohle nicht wirksamer als Koks ist. Es ist einleuchtend, dass der Vortheil hier der verminderten Arbeitsleistung zuzuschreiben ist. Dies geht daraus hervor, dass statt der 80000 bis 85000 Cal., wie bei Clevelanderzen, nur 61208 Cal. für 1 t Eisen erforderlich sind. Durch die Gefälligkeit des Prof. Ackermann in Stockholm habe ich eine Statistik von 27 schwedischen Hochöfen erhalten, welche alle Holzkohle brennen. Von diesen zeigen 11 Hochöfen ein grösseres Verhältniss von C in Form von CO2, als ich je in England kennen gelernt habe, wo 50 Vol. CO2 auf 100 Vol. CO, so viel mir bekannt ist, nie erreicht wurde. Nachstehende Tabelle gibt die Vol. CO2 auf 100 Vol. CO an, und in einzelnen Fällen ist dem Verbrauche von Holzkohle für 1 t Eisen das Gewicht des Kohlenstoffs in Form von CO2 für 1 t Eisen u.s.w. beigefügt (S. 118). Die verhältnissmässig grössere Wochenproduction dieser schwedischen Hochöfen den englischen gegenüber ist hauptsächlich dem Umstände zuzuschreiben, dass die schwedischen Erze ihren Sauerstoff leichter abgeben. In keinem dieser Fälle kommt der Procentgehalt der Gichtgase an C als CO2 dem Verhältnisse gleich, welches wir bei unseren englischen Hochöfen beobachtet haben. Cyan im Hochofen. Ein Vorgang, welcher besondere Beachtung verdient, ist die Cyanbildung im Hochofen. Dieselbe ist im Hochofenprocess nicht etwa von Bedeutung, weil ein Handelsproduct erzielt würde; dazu ist die Menge nicht gross genug, und das gebildete Cyan wird noch in der Reductionszone durch das Eisenoxyd zersetzt. Die Bildung dieser Verbindung von Kohlenstoff und Stickstoff ist zweifellos der Gegenwart von Soda und Potasche in den Materialien des Hochofens zuzuschreiben, und es scheint, als ob diese gebildeten Alkalicyanide verflüchtigt, ihres Cyans theilweise beraubt und in den oberen Hochofenzonen condensirt wurden, von wo sie mit den niedergehenden Erzen zu wiederholten Malen in den Herd zurückgeschafft werden. Aus diesem Grunde variirt der Cyangehalt der Gase zu verschiedenen Zeiten beträchtlich; die Bildungszone ist jedenfalls der Herd. Folgende Tabelle gibt die in 1 cbm Gas, welches etwa 1 m über den Düsen entnommen war, enthaltenen Gramme Cyan an 6 auf einander folgenden Tagen an; ferner sind die correspondirenden Proben der entweichenden Gichtgase analysirt: Gramme in 1 cbm Gas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Mittel 1) aus der Tiefedes Ofens 19,0 12,9 17,3 11,3 20,6 9,2 15,0 2) aus den Gas-fängen 4,0 6,6 3,6 2,9 1,8 3,8 3,8 Ferner wurden Gichtgase in verschiedenen Tiefen analysirt: Höhe über dem Herde 2,4 7,3 15,8 18,3 Gichtgase Gramme in 1 cbm 49,0 15,8 7,7 6,0 4,7 Wenn man den hohen Handelswerth des Cyans in Betracht zieht, so ist es fraglich, ob seine Bildungsweise in dem beschriebenen Processe bereits eingehend genug studirt ist. Ammoniak im Hochofen. In Hochöfen mit Koks als Brennmaterial finden sich in den Gasen nur geringe Mengen von Ammoniaksalzen, wenn dagegen unvergaste Kohlen gebrannt werden, so ist die Menge derselben – besonders der Sulfide – weit grösser. Diese Salze werden alsdann in Condensatoren abgeschieden und mittels Schwefelsäure zerlegt. Man erhält auf diese Weise etwa 22 k Ammoniumsulfat für 1 t Roheisen. Der Gebläsestaub. Nachdem die Gase nutzbar gemacht sind, Dampf zu erzeugen und den Wind vorzuwärmen, entweichen aus dem Schornsteine noch weisse Rauchwolken. Aus diesem Rauche condensirt sich der Gebläsestaub. Derselbe ist etwa zur Hälfte in Wasser löslich, die andere Hälfte ist unlöslich. Die Zusammensetzung ist folgende: In Wasser unlöslichProc. In Wasser löslichProc. SiO2 11,00   1,37 Al2O3 + Fe2O3 10,76 12,20 CaO   2,06 Spuren MgO Spuren Spuren ZnO 13,28   4,58 Alkalien   3,07 – CO2   7,00 – Cl –   0,57 SO3 –   0,59 Alkalicarbonate – 22,90 Glühverlust – 10,46 –––––––– ––––––– 47,17 52,67 Man hat versucht, in dem Hochofen den ökonomischsten Verbrauch von Brennmaterial zu erzielen, und dennoch wird es sich zeigen, dass die geleistete Arbeit keineswegs dem Nutzeffecte des Koks entspricht. Nehmen wir 1 t Koks, welche im Stande ist, etwa 10 hk Roheisen aus Clevelanderz zu erzeugen, und verbrennen sie zu Kohlendioxyd, so beträgt nach Abzug der Asche die Wärmeproduction etwa 147200 Cal.; in praxi dagegen sind 90000 Cal. die äusserste Grenze gewesen, zu welcher man es gebracht hat. Dieser Verlust wird bedingt durch die 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Volumina CO2 auf 100 Vol. CO 50,4 56,2 56,3 58,4 60,4 60,9 61,2 68,3 69,1 75,1 85,3 C als CO2 für 1 t Roheisen hk     2,12     2,50 – – – –     2,45 – –     2,74     2,91 Holzkohle für 1 t Roheisen hk     9,68     9,51   9,1   9,8 10,2   8,5     8,63     7,85 7,83     8,75     7,72 Erze für 1 t Roheisen hk   18,18 20,7 – – – –   19,36 – –   19,56   18,22 Kalkstein für 1 t Roheisen hk      1,62   1,3 – – – –     2,54 – –     2,74    2,18 Schlacke für 1 t Roheisen hk     6,13     8,01 – – – –     7,78 – –     7,57    6,00 Verhältniss von C als CO2 zu C als CO = 1     1,98     1,78     1,77     1,71     1,65     1,65     1,63     1,46 –     1,33    1,17 Temperatur des Windes Grad Cels. 200 300 200 200 170 300 200 100 – 230 230 Temperatur der Gichtgase Grad Cels. 400 145 – – – – 182 – – 225 222 Höhe des Ofens m 16,5 16,2 – – – – 15 – – 15,3 12,8 Wochenproduction an Roheisen für 100 cbm Ofen-    raum t 152 155 – – – – 168 – – 156 154 Unmöglichkeit, den Kohlenstoff in seine höchste Oxydationsstufe im Hochofen überzuführen, ihn im Hochofen vollständig zu verbrennen. Noch vor 40 Jahren war man nicht im Stande, diese unausgenutzte Energie nutzbar zu machen. Jetzt wird dieser Verlust grösstentheils vermieden dadurch, dass man den als Kohlenoxyd entweichenden Kohlenstoff unter den Dampfkesseln und in den Vorwärmern verbrennt. Tabelle I. Textabbildung Bd. 280, S. 118Kalter Wind; Warmer Wind; Höhe und Cubikinhalt des Hochofens; Temperatur des Windes; Temperatur der Gichtgase; Für 1 t Roheisen verbraucht; Koks; cbm; hk; Holzkohle; Kalkstein; Gebrannter Kalk; Erz; Thoneisenstein; West Coast Hämatit; Schwedischer Hämatit; Wind für 1 t Eisen; Gichtgase für 1 t Eisen; Schlacke; Roheisen; Wochenproduction; Eisensorte; Bessemer; Giessereieisen; Production für 100 cbm Ofenraum; Nutzbar gemachte Wärme für 1 t Roheisen; Cal.; Constante für 1 t Roheisen; Reduction von Fe2O3 in den Erzen; Reduction der Metalloide im Roheisen; Dissociation von Kohlenoxyd; Schmelzen des Roheisens; Summe der Constanten; Variable für 1 t Roheisen; Verdampfen des Wassers im Koks; Zersetzung der Feuchtigkeit des Windes; Austreibung der CO2 aus dem Kalkstein; Reduction von CO2 zu CO; Schmelzen der Schlacken; Mit den Gichtgasen weggeführt; Wärme durch Strahlung, Expansion des Windes, Kühlwasser an den Düsen u.s.w. verloren; Summe der Variablen; Total-Calorien = hk Brennstoff für 1 t Eisen; Einschliesslich des Wassers in den Erzen.Tabelle I enthält den Verbrauch von Materialien und die Bedingungen im Allgemeinen, unter denen die darin angeführten Hochöfen arbeiten. Die Art und Weise, wie die Wärme erzeugt wird, gibt die Tabelle II an; ebenda ist auch der Heizwerth jeder Kokseinheit berechnet. In Tabelle I ist die Anzahl der Calorien angeführt, welche für jeden einzelnen Factor des Hochofenprocesses erforderlich ist. Verschiedene Beobachter haben die Resultate ihrer Experimente angegeben, welche alle darauf hinausliefen, die Wärmemengen ausfindig zu machen, welche den einzelnen Zwecken dienen, wie wir dieselben bei der Nutzbarmachung der Wärme finden. Die Zahlen, welche mehr oder weniger ein Mittel angeben, sind: Reduction von Eisenoxyd 1780 Cal. Dissociation von CO, berechnet auf niederge-    schlagenen C 2400 „ Schmelzen des Roheisens 330 „ Verdampfung der Feuchtigkeit des Koks 540 „ Wasserzersetzung auf H berechnet 34000 „ Austreiben der Kohlensäure aus CaCO3 370 Cal. Zersetzung der Kohlensäure des Kalksteins,    auf C berechnet 3200 „ Schmelzen der Schlacken 550 „ Die von den Gichtgasen weggeführte Wärmemenge wurde aus dem Gewichte, der Temperatur und der specifischen Wärme der Gase geschätzt. Der Rest wurde durch Verlust in Folge von Strahlung, Leitung u.s.w. ausgeglichen. Die specifische Wärme der Gichtgase wurde 0,24 gesetzt; die des Windes 0,237. Die Grundzahlen der bei der Oxydation erzeugten Wärmemenge sind: C zu CO 2400 Cal. C zu CO2 8000 „ C in CO zu C als CO2 5600 „ Rubrik G stellt einen Hochofenbetrieb mit englischen Hämatiterzen dar und ist beigefügt, um die Richtigkeit der anderen Berechnungen zu prüfen. Tabelle II. Textabbildung Bd. 280, S. 119Höhe und Cubikinhalt des Ofens; Koks für 1 t Eisen Nr. 3; hk; Holzkohle; Asche, Feuchtigkeit usw. ab; Kohlenstoff im Koks; Kohlenstoff im Kalkstein; An den Düsen zu verbrennender Kohlenstoff; Gewicht des im Brennmaterial u. Flussmittel zugeführten C; Kohlenstoff vom Eisen absorbirt; Kohlenstoff in den Gasen; Kohlenstoff in den Gasen als CO; Kohlenstoff in den Gasen als CO2; Kohlenstoff und Sauerstoff in den Gasen; Sauerstoff aus Fe2O3 in den Erzen; aus SiO2, SO3, P2O5 u.s.w. der Schlacken; aus CO2 des Kalksteins; aus Feuchtigkeit des Windes; Summe; Differenz des Sauerstoffs der atmosphärischen Luft entstammend; Gewicht und Zusammensetzung der Gichtgase; Sauerstoff für 1 t Eisen wie Oben; Kohlenstoff für 1 t Eisen wie Oben; Wasserstoff aus dem Winde †; Feuchtigkeit des Koks; Stickstoff der Luft; Gewicht des Windes für 1 t Eisen; Stickstoff wie oben; Sauerstoff wie oben; Feuchtigkeit; Zusammenstellung der entwickelten Cal. für 1 t Eisen; Kohlenstoff an den Düsen zu CO verbrannt; Kohlenstoff als CO zu CO2 verbrannt; Wärme des Windes; Cal.; Wärme für Kokseinheit und Kohlenstoffeinheit als CO für Kohlenstoffeinheit als CO2. Einheit C also CO für CO2; C zu CO in den Gasen verbrannt; C als CO zu CO2 verbrannt; Wärme des Windes; † Die hier angenommenen Calorien sind die Wärmemenge, welche erforderlich ist, 1 kg Wasser von 0° auf 100° zu erwärmen; * Verbindungswärme für O in Holzkohle = 1792 Cal.Tabelle II. Unten auf der Tabelle ist eine Uebersicht der durch Verbrennen des Brennmaterials erzeugten Wärme, zu welcher die durch den Wind eingeführte hinzugefügt ist. Die erste Reihe dieser Uebersicht zeigt die Anzahl der Calorien, welche durch die Ueberführung des gesammten Kohlenstoffs des Brennmaterials in CO minus der durch die Kohlensäure des Kalksteines weggeführten Wärmemenge erzeugt ist. Die zweite Reihe gibt die hinzu kommende Wärme an, welche hervorgebracht wird durch die Ueberführung der Menge C im Kohlenoxyd in CO2, welche die Analyse ergeben hat, und die dritte Reihe stellt die Wärme des Windes dar. Der Gesammtkohlenstoff in den Gasen (in der zehnten Reihe der Tabelle) ist in zwei bestimmte Theile von CO und CO2 getheilt, und daraus ist die Sauerstoffmenge berechnet. Dieser Sauerstoff entstammt theilweise den Erzen, theilweise dem Winde. Der in den ersteren enthaltene Sauerstoff ist berechnet, diese Menge von dem Gesammtsauerstoff abgezogen und somit der der atmosphärischen Luft entstammende gefunden. Danach ist der Stickstoff geschätzt worden, und aus diesen Factoren das Gewicht des Windes und das der entweichenden Gase berechnet. Auf die Angabe über die erzeugte Wärme folgt eine solche über den Werth jeder Brennmaterialeinheit und wie derselbe festgestellt ist. Schliesslich sind die Beziehungen zwischen den Gewichten C als CO und C als CO2 hinzugefügt; in Rubrik A sind dieselben 1C als CO2 zu 6,12C als CO, in Rubrik B 1C als CO2 zu 3,74C als CO u.s.w.