VII. Ueber Desoxidation und Reduction der Eisenerze. Von Dav. Mushet. Esq. Aus dem Edinburgh Philosophical Journal im Repertory of Arts, Manufacture et Agriculture. II. Series. N. CCXXVII. April 1821. S. 285. Mushet über Desoxidation und Reduction der Eisenerze. Schon vor mehreren Jahren wurde ich durch verschiedene Versuche, (welche ich damals im Philosophical Magazine erzaͤhlte) auf den Schluß gebracht, daß der gewoͤhnliche Thoneisenstein unseres Landes eine Mischung von Eisenoxid mit verschiedenen Erden, vorzuͤglich Thon, Kalk und Kieselerde ist. Vor einiger Zeit erschien in Dr. Thomson's Annals of Philosophy die Analyse eines Eisensteines, in welcher behauptet wird, daß das Eisen in demselben nicht im Zustande eines Oxides, sondern entweder als Kohlensaures oder als gewasserstofftes Eisen vorkommt. Da ich hier bloß aus dem Gedaͤchtnisse schreibe und das Werk nicht bei der Hand habe, so kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen, welches von beyden hier gemeint war: doch dieß macht nichts zur Sache, da ich hier bloß untersuche: 1) ob das in unserem so allgemein uͤber das ganze Land verbreiteten Eisensteine enthaltene Eisen im Zustande eines Oxides vorhanden ist oder nicht? und, 2) wenn es im Zustande eines Oxides vorkommt, wie weit seine Oxidation reicht. Ich glaube, daß Dr. Thomson und viele andere, die die dunkelrothen Erze von Cumberland und Lancashire untersuchten, darin uͤbereinkamen, daß dieß Eisenoxide sind, und so weit meine Erfahrungen reichen, kann hieruͤber gar kein Zweifel mehr statt haben. Wenn man diese Erze mit dem gemeinen Eisensteine vor dem Brennen vergleicht, so wird man nicht leicht zwei zu einer und derselben Klasse gehoͤrige Koͤrper finden, die einander weniger aͤhnlich waͤren, und wenn man noch gern zugeben muß, daß die Mengen des in denselben enthaltenen Eisens maͤchtig von einander verschieden sind, so fuͤhlt man sich bei genauerer Untersuchung geneigt, dem darin enthaltenen Eisen selbst eine sehr verschiedene Art von Existenz zuzuschreiben. Indessen wird dieser auffallende Contrast sehr vermindert, wenn der Eisenstein dem Feuer ausgesezt wurde; er geht von seiner urspruͤnglichen graulich oder schwaͤrzlich blauen Farbe in verschiedene Nuͤancen von Braun, Roth und Purpur uͤber, deren Intensitaͤt von der Menge des in demselben gegenwaͤrtigen Eisens, der Staͤrke der angewandten Hize und der Dauer derselben abhaͤngt. Die Kunst den Eisenstein zu roͤsten (oder, wie man technisch spricht, zu calcinirenIn der englischen Sprache naͤmlich: in der deutschen bedienen wir uns des Ausdrukes roͤsten. Anmerk. d. Uebers.) wurde von einigen als eine Operation betrachtet, in welcher der Eisenstein sich erst mit einem Theile Sauerstoffes verbindet, und insofern dieser im Schmelzofen wieder weggeschafft werden muß, ehe das Eisen ausgeschieden wird, so wurde diese Operation theils verschrieen, theils fuͤr unnoͤthig erachtet. Indessen hat Erfahrung hier deutlicher, als bey manchen anderen metallurgischen Operationen, die Nuͤzlichkeit und Nothwendigkeit des vorlaͤufigen Roͤstens der Eisenerze vor dem Schmelzen derselben erwiesen. Nachdem ich diesen Gegenstand wieder in Betrachtung zog, und mehrere andere Versuche verglich, muß ich noch immer bei meiner vorigen Meinung beharren, daß der gemeine Eisenstein dieses Landes beinahe 40 p. Cent. Sauerstoff mit seinem Eisen verbunden enthaͤlt. Ich konnte mich auch nicht uͤberzeugen, daß gehoͤrig geroͤsteter Eisenstein sich im Mindesten mit Sauerstoff verbindet, obschon gar nicht gezweifelt werden kann, daß durch langes Roͤsten und eine hoͤhere Temperatur eine solche Verbindung, wenngleich nicht in einem sehr hohen Grade, statt haben kann. Ich hoffe daher, man wird mir erlauben einige Versuche und Bemerkungen uͤber Roͤsten, Desoxidation und Reduction der Eisensteine, insofern dieser Gegenstand dadurch mehr Aufklaͤrung erhalten soll, hier einzuruͤken. Eisensteine verlieren gewoͤhnlich durch das Roͤsten 30–35 p. Cent ihres Gewichtes. Das Roͤsten faͤngt mit einer Veraͤnderung der Farbe an der Oberflaͤche an, welche bei dem Fortschreiten des Processes immer tiefer und tiefer eindringt. Wenn der Eisenstein durch und durch gleichfarbig geworden ist, kann man die Operation als vollkommen vollendet betrachten. Bricht man einen Eisenstein waͤhrend derselben, so wird man finden, daß sein Mittelpunkt noch nicht geroͤstet ist und schwaͤrzlich seyn wird. Auch kleine Eisensteine brauchen mehrere Stunden, um durch und durch geroͤstet zu werden: man kann indessen die Roͤstung in zwei Minuten vollenden, wenn man den Eisenstein sein gepulvert auf eine roth gluͤhende Eisenplatte streut. Die Veraͤnderung der Farbe geschieht hier sehr schnell; sie wird beinahe augenbliklich braun, dann schwarz, und kehrt gewoͤhnlich beim Abkuͤhlen in ein braun Roth oder in eine schmuzige Purpurfarbe zuruͤk. Ein Eisenstein, der waͤhrend des Roͤstens 32 p. Cent verlor, wurde sehr klein gestoßen, geschmolzen, und gab wie folgt: 400 Gran Eisenstein50 Gran fein gepulverte Coke 139 Gran Eisen = 33 1/2 p. Cent. 300 Gran Eisenstein60 Gran fein gepulverte Coke 123 Gran Eisen = 41 1/2 p. Cent. 300 Gran Eisenstein75 Gran fein gepulverte Coke 132 Gran Eisen = 44 p. Cent. Die lezte Reduction kann man als eine beinahe vollkommene Erzprobe betrachten, welche in mehreren Faͤllen, wo naͤmlich die erdigen Bestandtheile beinahe in gleichen Verhaͤltnissen vorkommen, ohne irgend einen Zusaz von Fluß mit aller Genauigkeit unternommen werden kann. Einige Stuͤke derselben Masse, die vorher nicht geroͤstet wurden, 6024 Grane im Gewichte, wurden in einen Schmelztiegel mit Cokestaub eingetragen, und ein Pyrometer an 1° befestigt. Nachdem sie 10 Stunden lang einer Hellgluͤhehize ausgesezt waren, zeigte das Pyrometer 28°, und der Eisenstein hatte 42 p. Cent seines Gewichtes verloren, oder 10 p. Cent mehr, als wenn er auf die gewoͤhnliche Weise geroͤstet worden waͤre. Dieß schrieb ich dem Verluste an Sauerstoff zu, weil die metallischen Theilchen mit einer Kohlenstoffhaͤltigen Materie in Beruͤhrung standen. Wenn der Eisenstein gewaschen und vollkommen von dieser Materie befreyt wurde, sah er graulich blau aus, klebte an der Zunge, besaß Metallgeschmak, und brannte, gepulvert, mit einer Flamme. 400 Grane des gemeinen geroͤsteten Eisensteines wurden, Vergleichungs halber, allein geschmolzen, und gaben ein dichtes glaͤnzendes undurchsichtiges Glas, ohne irgend eine Metallausscheidung. 400 Grane caͤmentirten entfaͤnerten Erzes wurden auf dieselbe Groͤße zuruͤkgebracht, und unter gleichen Umstaͤnden geschmolzen. Sie gaben einen regenbogenfarbigen (prismatic coloured) Eisenknopf von 120 Granen oder 30 p. Cent. Die ausgezeichnete Verschiedenheit zwischen diesen beiden Resultaten schrieb ich gleichfalls der Gegenwart und Abwesenheit des Sauerstoffes in diesen beiden Erzen zu. In einem anderen Versuche wurden 4281 Grane desselben Eisensteines in ganzen Stuͤken vier und zwanzig Stunden lang in Beruͤhrung mit Cokestaub einer Hize von 69° am Wedgewood'schen Pyrometer ausgesezt. Der Verlust am Gewichte betrug 43 p. Cent, so daß also eine doppelt so große Hize, die 14 Stunden laͤnger einwirkte, nur noch eine um 1 p. Cent groͤßere Desoxidation hervorbrachte als jene war, die man durch die erste Caͤmentation erhielt. Die Stuͤke Eisenstein waren jezt vollkommen metallisch, dicht und glaͤnzten unter der Feile. 300 Grane dieses desoxidirten Eisensteines gaben durch Schmelzung fuͤr sich eine Masse von weichem haͤmmerbaren Eisen, das 113 Gran wog, oder 37 2/3 p. Cent. 300 Grane, welchen man 15 Gran Cokestaub zusezte, gaben durch Schmelzung 163 Eisen, oder 54 1/3 p. Cent. 5 Gran Coke wurden im Tiegel unveraͤndert gefunden, so daß also 10 Gran Coke hinreichten um die noch uͤbrigen 50 Gran Eisen hervorzurufen. 200 Grane geroͤsteten Eisensteines wurden fuͤr sich in einem Graphittiegel geschmolzen, und gaben 49 Gran Eisen oder 24 1/2 p. Cent. 200 Grane bei 69° desoxidirten Eisensteines wurden auf aͤhnliche Weise geschmolzen, und gaben 92 Gran Eisen oder 46 p. Cent. Diese Versuche beweisen, wie ich glaube, deutlich, daß irgend eine waͤgbare Materie in dem Eisensteine nach dem Roͤsten vorhanden ist, welche, sobald man denselben in Beruͤhrung mit einer Kohlenstoffhaͤltigen Materie erhizt, entweicht, und welche bei dem nachmahligen Schmelzen ein sehr auffallendes und sehr verschiedenes Resultat gibt. Ich sehe ein, daß man einwenden kann, diese waͤgbare Materie waͤre nicht vorher im Eisensteine vorhanden gewesen, sondern sey erst durch das Roͤsten zu demselben hinzugetreten, und daß, um den Contrast in dem obigen Versuche noch deutlicher zu zeigen, dieser Versuch mit rohem Eisensteine, so wie er natuͤrlich vorkommt, haͤtte angestellt werden sollen. Dagegen bemerke ich zuerst, daß man sich auf Versuche mit rohen Eisensteinen und Kohlenstoffhaltigen Materien, wenn sie auf den gehoͤrigen Grad von Feinheit gebracht sind, durchaus nicht verlassen kann. Das augenblikliche Austreiben von 30 p. Cent fluͤchtiger Materie erzeugt solches Aufblaͤhen im Tiegel, daß ein Theil des Erzes und des Kohlenstoffes dabei unvermeidlich verloren geht. Zweitens muß ich bemerken, daß es hoͤchst unwahrscheinlich ist, daß in einer Operation, die in zwei Minuten vollendet ist, in einer Hize, die nicht das kleinste Schuͤpchen von Oxid auf reinem haͤmmerbaren Eisen hervorzubringen vermag, irgend eine Verbindung des Sauerstoffes mit einem Eisen statt haben sollte, das nicht im metallischen Zustande vorkommt, und dessen Theilchen mehr oder minder durch eine Menge erdiger Masse, die dem Metalle selbst an Menge gleich ist, geschuͤzt sind. Der den vorigen Versuchen unterzogene Eisenstein gab, geroͤstet, 44 p. Cent Eisen, und verlor bei dem Roͤsten 32 p. Cent, so daß das Erz in seinem natuͤrlichen Zustande 33 p. Cent Eisen enthielt. Nimmt man 40 p. Cent, so gibt uns dieß 13, 2 p. Cent. Sauerstoff, welcher urspruͤnglich mit dem Eisen verbunden war. Nun war aber die waͤgbare Materie, welche in dem Versuche zu 28° Wedgwood durch Caͤmentation frei ward, die Differenz zwischen 32 und 42, oder 10, und in jenem von 69° war die Differenz gleich 11; ein Zusammentressen also, das den Schluß gestattet, daß Eisen oder Eisenstein nicht bloß in dem Zustande eines Oxides vorkommt, sondern daß die Menge desselben wenigstens auf 40 p. Cent steigt. Denn man kann doch nicht auch bloß fuͤr einen Augenblik annehmen, daß irgend ein Caͤmentations Proceß bei der viel geringeren Temperatur, auf welche er beschraͤnkt ist, die lezten Theilchen des Sauerstoffes von den Erze sollte abzuscheiden vermoͤgen, indem dieselben wahrscheinlich auch einer hoͤheren Temperatur, und der mehr kraͤftigen Einwirkung eines Schmelzofens widerstehen wuͤrden. Daß bei der Temperatur des Schmelzens eine groͤßere Portion davon entfernt wird, ist durch folgende Versuche erwiesen. 934 Grane rohen Eisensteines in Stuten wurden in Beruͤhrung mit gepulverter Holzkohle vier Stunden lang einer Caͤmentir Hize von 40° ausgesezt, und diese Temperatur wurde allmaͤhlich bis auf 120° vermehrt, in welcher dieselben durch beinahe acht Stunden blieben. Das Resultat war vollkommene Scheidung des Eisens und der erdigen Stoffe von einander in Form von Kuͤgelchen: ersteres im Zustande eines grauen Roheisens, lezteres in jenem eines etwas durchscheinenden Glases. Sie wogen zusammen 484 Grane; ihr Verlust 450 Grane, war gleich 48, 19 p. Cent. Zieht man davon 32 Grane, als den waͤhrend des Roͤstens erlittenen Verlust ab, so betraͤgt das Gewicht der, waͤhrend des Caͤmentirens entwichenen Materie, 16, 19, so daß in diesen drei Versuchen uͤber Desoxidation der Verlust am Gewichte analog mit der Temperatur war; naͤmlich: bei  28° Wedgwood Verlust 42 per Cent. bei  69° Wedgwood Verlust 43 per Cent. bei 120° Wedgwood Verlust 48, 19 per Cent. Die Mengen des Sauerstoffes, die als Kohlensaͤure oder Kohlenstoffoxid davon giengen, druͤken die Zahlen 10, 11, 16, 19 aus. Da ich in meinen Versuchen uͤber Desoxidation der geroͤsteten Eisensteine auf aͤhnliche Schluͤsse gelangte, so fuͤge ich folgende als Erlaͤuterung uͤber dieses Zusammentreffen bei. Einige Stuͤke Eisenstein, welche durch Roͤsten 29 p. Cent verloren hatten, wurden durch vierzehn Stunden einer Hize ausgesezt, welche bis auf 120° Wedgwood stieg, und in welcher sie durch mehrere Stunden blieben. Der Eisenstein wog urspruͤnglich 749 Gran. Nach dem Caͤmentiren fand er sich aufgeloͤßt in graue Gußeisenkuͤgelchen 375 Gran Glaskuͤgelchen 217 Gran –––––––– 592 Gran Verlust 157 Gran Verlust an Sauerstoff  20, 9 Erhaltenes Eisen  50, 0 Sehr durchscheinendes Glas  29, 1 –––––– 100, 0 Dieser Versuch ward bei einer niedrigeren Temperatur, aber durch eine laͤngere Zeit, wiederholet. Die Menge des verloren gegangenen fluͤchtigen Stoffes war 20, 6 p. Cent. Einige wenige kleine Gußeisenkuͤgelchen schwizten aus, und erschienen auf der Oberflaͤche dieser Massen; es hatte aber keine Absonderung zwischen dem Eisen und den erdigen Stoffen statt. In diesen beiden Versuchen schienen 41 p. Cent Sauerstoff von dem Erze abgewichen zu sein. Da ich nun, wie ich glaube, es hoͤchst wahrscheinlich gemacht habe, daß das Eisen der gemeinen Eisensteine dieses Landes, sowohl im natuͤrlichen Zustande als geroͤstet, mit beinahe 40 p. Cent Sauerstoff verbunden ist, will ich diesen Aufsaz mit dem Resultate aͤhnlicher Versuche an Lancashire Erzen schliefen, welche gleichfalls zu beweisen scheinen, daß das Eisen dieser Erze nicht mit einer groͤßeren Menge Sauerstoffes, als der gemeine Eisenstein, verbunden ist, obschon ihre sehr gesaͤttigte rothe Farbe fuͤr den ersten Fall auf einen entgegengesezten Schluß leiten koͤnnte. Wenn Lancashire Erz sehr klein gepocht und auf einer Eisenplatte so lang gehizt wird, bis es schwarz wird, so verliert es nur 4–5 p. Cent seines Gewichtes (Eisenstein wuͤrde in derselben Zeit 25–35 p. Cent verloren haben): wie das Erz sich abkuͤhlt, verschwindet die schwarze Farbe, und die urspruͤngliche rothe kehrt zuruͤk. In diesem Zustande hat es eine schwarze, obschon wahrnehmbare, Empfindlichkeit fuͤr den Magnet erhalten. Wird das Erz zwei Stunden lang gehizt, so verliert es 6 bis 7 p. Cent, und wird dann stark magnetisch, wodurch es wahrscheinlich wird, daß die magnetische Kraft in diesem Falle mehr das Resultat einer neuen Anreihung der Metalltheilchen, als des Austreibens einer kleinen Menge Wassers istDie neuesten Entdekungen uͤber Magnetismus und Galvanismus und die Verbindung beider erlauben jedoch eine andere Ansicht. A. d. Ueb.. Sezt man dieses Erz noch laͤnger der Hize und zumal einer hoͤheren Temperatur aus, so erhaͤlt es sein verlornes Gewicht, erhaͤlt einen glasartigen Bruch und verliert seine Empfindlichkeit gegen den Magnet. Diese Zunahme des Gewichtes haͤngt unstreitig von einer neuen Menge Sauerstoffes ab, welche sich mit dem Eisen verbindet, und diese uͤbersteigt, nach meiner Erfahrung, nie jene des Wassers, welches in einer niedereren Temperatur davon getrieben wird. Es ist bei Versuchen dieser Art zuweilen moͤglich, daß das Erz, nachdem es 8 oder 10 Stunden lang geroͤstet wurde, eben so viel wiegen kann, als wenn es gleich in den Ofen kommt, obschon, haͤtte man dasselbe fruͤher aus der Roͤstung genommen, man eben den Abgang des Gewichtes, wie vorher, gefunden haben wuͤrde. Wenn Lancashire Erze in Beruͤhrung mit kohlenstoffhaͤltigen Materialien caͤmentirt werden, so zeigt sich, je nachdem naͤmlich die Art verschieden ist, im allgemeinen ein Gewichtsverlust von 25–35 p. Cent, wovon jedoch jenes Gewicht abgezogen werden muß, welches das Erz bei niedriger Rothgluͤhehize verloren haben wuͤrde: die Differenz druͤkt die Menge des Sauerstoffes aus, welche waͤhrend der Operation aus dem Erze getrieben wurde. Folgende Angabe kann als eine Annaͤherung zur Bestimmung der Bestandtheile der reichsten und dichtesten Lancashire-Haͤmatiten betrachtet werden: Eisen 64, 0 Sauerstoff mit Eisen 24, 5 Erdige Stoffe 5, 0 Wasser 6, 5 –––––– 100, 0 Die Menge des gebundenen Sauerstoffes in dieser Analyse ist unter 40 p. Cent.