Titel: | Ueber die Abänderungen welche der englische Hütteningenieur Truran in der Construction und der Windführung der Eisenhohöfen vorgeschlagen hat; von Hrn. A. Delvaux de Fenffe, Bergingenieur und Professor der Hüttenkunde an der Universität zu Lüttich. |
Fundstelle: | Band 144, Jahrgang 1857, Nr. LXVI., S. 265 |
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LXVI.
Ueber die Abänderungen welche der englische
Hütteningenieur Truran in der Construction und der Windführung der Eisenhohöfen vorgeschlagen hat; von Hrn. A. Delvaux de Fenffe, Bergingenieur und Professor der Hüttenkunde an der Universität zu Lüttich.
Aus der von Prof. de
Cuyper zu Lüttich herausgegebenen Revue universelle des Mines, de
la Metallurgie, des Travaux publics, des Sciences et des Arts appliqués
à l'Industrie, Bd. I, 1ste Lief., März 1857, S.
1.
Mit Abbildungen.
Delvaux, über Truran's Construction der Hohöfen mit erweiterter
Gicht.
Nach dem Erscheinen seines Werkes über die Eisenfabrication Britanniens (im Herbst
1855) nahm Hr. Truran ein Patent auf Verbesserungen in
der Construction und der Windführung der Hohöfen.Dieses Truran'sche Patent wurde im polytechn.
Journal Bd. CXLI. S. 365
mitgetheilt. A. d. Red.
Der erste Theil des Patentes besteht in der Anwendung eines in dem Werke erläuterten
und empfohlenen Princips, nämlich in der sehr bedeutenden Erweiterung des
Schachtes.
Fig. 1 zeigt die gewöhnliche, Fig. 2 die von Truran
vorgeschlagene Hohofenconstruction. Letztere kann schon des Kostenpunktes wegen
nicht sogleich Eingang finden, da sie einen gänzlichen Umbau des Hohofens von dem
Kohlensack bis zur Gicht bedingt.
Fig. 1., Bd. 144, S. 265
Fig. 2., Bd. 144, S. 265
Die vorgeschlagene modificirte Windführung läßt sich dagegen leicht bei jedem Hohofen
anbringen. Sie besteht darin, den Windstrom zu theilen, durch Anbringung einer
inneren Röhre in der Düse; man braucht nur die Form dieser Röhre abzuändern, um dem
ringförmigen Windstrom einen größeren oder geringeren Druck als dem mittlern Theil
zu geben. Soll z.B. der ringförmige Windstrom weniger gepreßt seyn als der innere,
so wird die in Fig. 3 dargestellte Form genommen,
denn wenn man die innere Röhre am hinteren Ende erweitert, verengt man den
Querschnitt für den Austritt der Luft am Umfang. Soll hingegen der ringförmige
Luftstrom eine stärkere Pressung haben als der mittlere, so wählt man die in Fig. 4 dargestellte Form, bei welcher das hintere Ende
der innern Röhre enger ist als das vordere.
Fig. 3., Bd. 144, S. 266
Fig. 4., Bd. 144, S. 266
Fig. 5., Bd. 144, S. 266
Soll endlich der innere Windstrom eine verschiedene Temperatur von dem äußern haben,
so wendet man die durch Fig. 5 verdeutlichte
eigenthümliche Einrichtung der Düse an.
Mittelst dieser Düseneinrichtungen will Truran eine
Ersparung an Gebläsewind, an Brennmaterial und an Schmelzmaterialien erlangen; auch
will er dabei jede Steinkohlenart im rohen Zustande (nicht verkohlt) und die Erze
ungeröstet verschmelzen können.
Um beurtheilen zu können, ob diese Abänderungen gute Resultate erwarten lassen,
müssen wir in die Hohofenconstruction und die Windführung speciell eingehen. Wir
entnehmen nachstehende Betrachtungen hauptsächlich den verschiedenen Theilen des Truran'schen Werkes, und obgleich wir nicht alle seine
Ansichten theilen, so halten wir es doch für nothwendig, die Gründe mitzutheilen,
auf die er seine Hoffnung stützt, daß die vorgeschlagenen Abänderungen große
Vortheile gewähren werden. Sein langer Aufenthalt auf zwei sehr bedeutenden
Eisenwerken hat ihn in Stand gesetzt, große Erfahrungen zu sammeln; er war lange Zeit Ingenieur zu
Dowlais bei Merthyr-Tydwill in Wales, der größten Hütte in Britannien, mit 18
Hohöfen und zahlreichen Puddel- und Walzwerken zur Verarbeitung des
Roheisens; später hat er die Hirwain- und die Forest-Hütten
dirigirt.
I. Die Erweiterung der
Gicht.
Ihr Durchmesser ist ein sehr wichtiger Gegenstand für den Hohofenbetrieb; mehr als
jede andere Dimension der Hohöfen, hat sie einen Einfluß auf die Production und den
Materialverbrauch. Bis jetzt hat man dieß bei dem Entwurf des innern Raums der
Hohöfen nur wenig berücksichtigt.
Früher war die Gicht stets sehr eng, indem ihre mittlere Weite nicht mehr als 1/4 von
derjenigen des Kohlensacks betrug. In Staffordshire, Derbyshire und andern
Districten haben viele Hohöfen solche Gichten; in einigen dieser Hütten wird
hingegen eine Weite von 1/3 des Kohlensackes als nothwendig betrachtet. In den
schottischen Hohöfen, welche erst in den letzten 25 Jahren construirt oder reparirt
wurden, beträgt die Weite etwa 1/2, und man ist in ein Paar Fällen auf 2/3
gestiegen. In Wales schwankt diese Dimension von 1/3 bis auf 2/3, das
gebräuchlichste Verhältniß ist aber etwa die Hälfte.
Obgleich viele praktische Hüttenleute der Ansicht sind, daß bei einer engen Gicht ein
Ofen keinen so starken Satz trägt und keinen so guten Gang hat, als bei einer
weitern, so haben die weitesten Gichten bis jetzt doch nicht mehr als 3,05 Met. (9
3/4 Fuß rhein.) erreicht. Wenn aber die Erweiterung von 1/4 auf 1/3 schon sehr
zweckmäßig ist, warum sollte eine größere Erweiterung nicht noch größere Vortheile
gewähren können?
Der Nutzen einer Verengung des obern Theils von dem Schacht ist offenbar sehr
zweifelhaft. Die Gichtöffnung scheint aus der irrigen Meinung entstanden zu seyn,
daß der Ofen durch eine Oeffnung von geringem Durchmesser besser gefüllt werden
kann. Man hat angenommen, daß eine Vermengung der Materialien, welche zur
Darstellung eines guten Eisens so wesentlich ist, beim Aufgeben der Gichten durch
eine enge Gichtöffnung besser zu erreichen sey, und daß eine weitere Oeffnung nicht
gleiche Vortheile gebe. Neuerlich ist aber bewiesen worden, daß weite Gichten ein
sehr zweckmäßiges Aufgeben gestatten.
Einige Schriftsteller über Eisenhüttenkunde haben behauptet, daß die Verengung
insofern zweckmäßig sey, als dadurch die Wärme zusammengehalten werde, und man daher
einen großen Brennmaterialverlust verhindere; andere erklären sich für eine gewölbte Construction an der
Gicht, weil man dadurch ein Zurückstrahlen der Wärme auf die Materialien bewirke.
Dieses Princip wurde zu Wingerworth auf die äußerste Gränze getrieben, allein es ist
kaum nöthig zu bemerken, mit welchem Resultat. Man würde diese Einrichtung des obern
Theiles von dem Schacht nicht aufgegeben haben, wenn eine Kohlenersparung und andere
gerühmte Vortheile wirklich existirt hätten. Die Vertheidiger der Concentration der
Wärme im obern Theile des Schachtes und ihrer Zurückstrahlung auf die Materialien
sollten doch berücksichtigen daß, wenn man in den obern Zonen des Hohofens eine hohe
Temperatur unterhalt, man einen Theil der Kohle in einer Region verbrennt, wo sie
sich ohne allen Nutzen verzehrt.
Wir wollen nun die beiden Hauptvortheile weiter Gichten untersuchen: die Ersparung an
Brennmaterial und die Möglichkeit dasselbe ohne vorherige Verkohkung anwenden zu
können.
1. Brennmaterialersparung. – In dem oben sehr engen
Ofenschacht betrug der mittlere Kohlenverbrauch auf 1 Tonne Roheisen mehr als 6
Tonnen. Als man die Gicht auf 1/3 des Kohlensacks erweiterte und das Windvolum
verstärkte, wurde der Verbrauch auf 4 Tonnen reducirt. Als man die Erweiterung der
Gicht auf 1/2 des Kohlensacks trieb, verminderte sich der Kohlenverbrauch auf 2
Tonnen. Wenn man auch einen Theil dieser Brennmaterial-Verringerung den
anderen Verbesserungen zuschreibt, so verbleiben doch 3/4 der Ersparung für die
Erweiterung der Gicht, und wenn man dieselbe noch weiter treiben würde, so könnte
man noch bessere Resultate erlangen.
Zur Unterstützung dieser Ansicht kann man die Wirkungen anführen, welche durch eine
enge Gicht bei einem der Hohöfen zu Dowlais hervorgebracht worden sind. Die Weite
des Kohlensacks betrug 5,49 Met. und die Weite der Gicht, nach alter Art, 2,74 Met.
Man hat ihn ausgeblasen, mit neuem Gestell, neuer Rast und neuem Kernschacht
versehen; nach oben zu veränderte man aber die Curve, indem man die Gicht bis auf
1,83 Met. oder 1/3 des größten Durchmessers verengte. Vorher war dieser Ofen 15
Jahre im Betriebe gewesen und hatte im Durchschnitt 97,530 Kil. Roheisen in der
Woche, bei einem Verbrauch von 225 Kohle auf 100 Roheisen, producirt. Nach der
Veränderung war die Production unregelmäßig, sie wechselte von 50,797 bis 71,116
Kil.; der Brennmaterial-Verbrauch stieg auf 350, 400 und 450 Kil. für 100
Kil. Roheisen. Selbst bei diesem Satz war die Qualität des Roheisens eine sehr
schlechte und der Metallverlust durch die dichten und schwarzen Schlacken ein sehr
großer. Man verbrannte durchschnittlich fast 4 Tonnen Kohlen auf die Tonne Roheisen;
berücksichtigt man auch noch die Verschlechterung des Roheisens, so beträgt der
Brennmaterial-Verbrauch in Wirklichkeit das Doppelte von demjenigen bei einer
weitern Gicht. (Die bei diesem Versuch angenommenen Verhältnisse kann man jetzt in
vielen englischen Hütten sehen.)
Da man keine besseren Resultate erlangen konnte, so ließ man die Gichten fast bis zur
Rast niedergehen und nahm den oberen Theil des Kernschachtes so weit weg, bis die
Gicht etwa die gewöhnliche Weite von 2,90 Met. wieder erlangt hatte. Nach dieser
Veränderung stieg die Production mehrere Wochen hintereinander über 174,742 Kil.,
und nach dem Durchschnitt einer sechsmonatlichen Periode war sie höher als 162,560
Kil., mit einem guten Ausbringen des Erzes und geringem Kohlenaufwande.
Bei diesem Versuch zeigte sich noch ein bemerkenswerther Umstand. Wenn die Gichten
auf 2,14 bis 2,44 Met. unter dem Gichtrande niedergingen und auf diesem Standpunkte
erhalten wurden, so waren Materialverbrauch und Production sehr vortheilhaft
Ersterer belief sich nur auf 250 Kohle für 100 Roheisen, letztere stieg auf 91,435
Kil. Roheisen in der Woche. Die höhere Production in diesem Falle beweist, daß die
enge Gicht der Grund der vorhergehenden schlechten Resultate war. Auf der
verminderten Höhe, wo die Gichten aufhörten, kann man den weiteren
Schachtdurchmesser als Gichtöffnung betrachten. Aehnliche Wirkungen haben auch bei
andern Oefen mit enger Gicht stattgefunden; ihr Betrieb war besser, wenn der Stand
der Gichten einige Fuß unter dem Rande gehalten wurde.
Betrachtet man die Veränderungen, welche das Brennmaterial in den oberen Ofenräumen
erleidet, so überzeugt man sich leicht von den Nachtheilen einer engen Gicht. Um zu
zeigen, daß alsdann der Brennmaterial-Verbrauch oben im Ofen bedeutend ist,
braucht man nur zu berücksichtigen, daß wegen des starken Zuges das
Reductionsvermögen der Kohle in den unteren Regionen nothwendig ein geringeres seyn
muß. Bei gleichem Volum der aufsteigenden Gassäule steht die
Ausströmungsgeschwindigkeit durch die Gichtöffnung im umgekehrten Verhältniß zu
deren Oberfläche (Querschnitt). Man kann diese Geschwindigkeit daher mit
hinreichender Genauigkeit berechnen, und sie beweist die vortheilhaften Wirkungen
weiter Gichten. Ein Ofen mit 5,49 Met. weitem Kohlensack erhält in der Minute 209
Kubikmeter atmosphärische Luft zugeführt. Zu dieser Luft kommt noch die Kohlensäure
aus dem Zuschlagkalk und das aus der Kohle während ihrer Destillation entwickelte
Gas. Die Menge dieser Gase kann nicht genau bestimmt werden, da sie nach der
Zusammensetzung des Brennmaterials verschieden ist; man kann die aus der
atmosphärischen Luft und
den Gasen bestehende Säule zu 283 Kubikmeter annehmen. Dieß ist das Volum bei der
mittleren Lufttemperatur vor dem Einströmen in den Ofen; da aber die Wärme in der
Gicht etwa 538° C. beträgt, so werden die 283 Kubikmeter Gase nach ihrer
Ausdehnung ein Volum von etwa 849 Kubikmet. bilden.
Wenn nun ein im Kohlensack 5,49 Met. weiter Ofen eine 2,74 Met. weite Gicht hat, so
wird die Fläche der Gichtöffnung für den Durchgang der erhitzten Gase 5,91
Quadratmeter und die Ausströmungsgeschwindigkeit 144 Met. per Minute betragen. Vermindert man den Durchmesser des Kohlensacks auf
1/3, d.h. bis auf 1,83 Met., so wird jene Fläche 2,63 Quadratmet. und die
Geschwindigkeit 323 Met. seyn; bei einem auf 1/4, d.h. auf 1,37 Met. verminderten
Durchmesser des Kohlensacks, beträgt der Querschnitt der Gicht 1,48 Quadratmet. und
die Geschwindigkeit 670 Met.
Es dient aber nicht die ganze Fläche der Gicht zur Entweichung der Gassäule; es muß
von ihr der von den Materialien eingenommene Raum abgezogen werden. Dieselben bilden
in dem Ofenschacht compacte Schichten, indem die Erz- und die
Zuschlagsstückchen die Zwischenräume zwischen den Brennmaterial-Stücken
ausfüllen; 5/6 des Querschnitts werden von der niedergehenden Säule eingenommen. Es
bleibt daher von demselben nur 1/6 frei und die Ausströmungsgeschwindigkeit steigt
im umgekehrten Verhältniß. Bei einer 2,14 Met. weiten Gicht beträgt sie 863 Met. per Minute, bei einer solchen von 1,83 Met. Weite
beträgt sie 1939 Met. und bei einer von 1,37 Met. Weite 3416 Met. Die
Geschwindigkeiten per Secunde sind daher 14,3 –
32,3 – und 56,8 Meter.
Nun ist 9 Met. per Secunde eine bedeutende
Geschwindigkeit der Luft in den Dampfkesselöfen, welche 73,2 Kilogr. Kohlen in der
Stunde und auf 1 Quadratmeter Rostoberfläche verbrennen. In den Hohöfen ist das
Brennmaterial zur Zeit seines Aufgebens in die Gicht einem weit stärkeren Zuge
ausgesetzt; bei der weiten Gicht ist der Zug um die Hälfte, bei einer engen Gicht
aber sechsmal stärker als derjenige der Dampfkessel. Man darf sich daher bei einem
so starken Zuge nicht wundern, daß ein großer Theil des Brennmaterials in den obern
Räumen des Ofenschachtes verzehrt wird, und daß die Temperatur in der engen Gicht
eines Ofens höher ist als in einer weiten.
Der Kohlenverbrauch an diesem Punkte, in Folge des starken Zuges, erklärt die höhere
Production und den geringern Kohlenaufwand, wenn man die Gichten um einige Fuß unter
den Rand eingehen läßt. Die größere Weite des Ofens in diesem niedrigem Niveau
bietet der Gassäule einen bedeutenderen Querschnitt dar; die Gase durchströmen daher
die obere
Materialschicht mit einer geringern Geschwindigkeit, und ihr Austritt aus der engen
Gicht wird nicht durch die niedergehende Säule verhindert.
Es läßt sich noch eine andere, den Hüttenleuten wohlbekannte Thatsache zu Gunsten der
weiten Gichten anführen: Man hat die Bemerkung gemacht, daß die Hohöfen während des
Ausblasens einen auffallend guten Gang haben. Dieß ist von mehreren Schriftstellern
als ein Grund, die Oefen weniger hoch zu machen, angesehen worden. Seyen aber Höhe
und Durchmesser welche sie wollen, so erfordert das Erblasen des Roheisens aus den
meisten Erzen einen 40stündigen Aufenthalt derselben in dem Ofen, und jede von einer
geringern Höhe herrührende Verminderung der Räumlichkeit hat eine entsprechende
Productionsabnahme im Gefolge. Die oben angegebene Erscheinung muß als das Resultat
einer geringeren Temperatur in den obern Gichten angesehen werden; der Querschnitt
für den Durchgang der aufwärts strömenden Gase erweitert sich, wenn der Stand der
Gichten im Ofen niedriger ist, ihre Geschwindigkeit wird vermindert, eine niedrigere
Temperatur herrscht vor, und es wird ein bedeutenderer Theil der Kohlen im Gestell
zur Verbrennung benutzt.
Die Wichtigkeit einer kalten Gichtöffnung für die Production und den Kohlenverbrauch
wird von vielen Hüttenleuten anerkannt; statt aber das einzige rationelle Mittel zu
diesem Zweck zu wählen, d.h. die Gichtöffnung zu erweitern wenn sie heiß ist,
verwenden sie angefeuchtete Kohks. Durch die Verdampfung des auf diese Weise mit
aufgegebenen Wassers wird ein Theil des Brennmaterials verzehrt, aber nicht so viel,
als man von demselben durch eine höhere Temperatur im obern Theile des Schachtes
verlieren würde.
Durch Verengung der Gichtöffnung wird ein stärkerer Kohlenverbrauch veranlaßt, dessen
Zunahme fast in demselben Verhältniß steht, wie diejenige der Geschwindigkeit der
aufsteigenden Säule. Dieß war der Fall zu Dowlais, als man den Versuch machte, den
obern Theil des Schachtes zu verengen, und die Untersuchung der mit den
verschiedenen Oefen dieser Hütte erlangten Resultate stellt heraus, daß diejenigen
mit den engsten Gichtöffnungen für gleiche Roheisengewichte die größten Kohlenmengen
verbrauchen. Vergleicht man die Oefen unter einander, so sieht man daß der
Kohlenverbrauch hauptsächlich durch die eingeblasene Luftmenge und den Querschnitt,
durch welchen sie ausströmen kann, bestimmt wird.
Die partielle Verbrennung in der Gicht führt nothwendig zu der Annahme, daß dort in
den Steinkohlenhohöfen ein starke Hitze herrscht. Besondere Beobachtungen ergaben
daß, wenn der Gichtdurchmesser die Hälfte von dem Kohlensackdurchmesser ist, die Temperatur
zwischen 483 bis 538° C. wechselt, wenn man die zur Erzeugung von grauem
Roheisen erforderliche Windmenge einblast. In Oefen mit engerer Gicht ist die
Temperatur weit höher. Die Zerstörung des Schachtfutters in der Nähe der Gicht
beweist wenigstens, daß dort eine hohe Temperatur herrscht. Bei der Untersuchung von
12 ausgeblasenen Hohöfen der Dowlaishütte, welche Campagnen von 8 bis 13 Jahren
gemacht hatten, fand man daß das Schachtfutter in der Gichtgegend weit mehr gelitten
hatte als in dem Kohlensack. Der Gichtdurchmesser betrug in den meisten Fällen
beiläufig die Hälfte vom Durchmesser des Ofens; die Beschädigungen des Futters an
der Gicht waren bei letzteren Oefen fast doppelt so bedeutend, als im Kohlensack.
Bei einer minder weiten Gicht war die Höhe des auszuwechselnden Futters in der Gicht
fast die dreifache von der im Kohlensack neu einzusetzenden. Von oben ausgegangen,
nimmt die Beschädigung des Schachtfutters rasch zu, und wird endlich über der Rast
anfangend im Kohlensack sehr vermindert.
Beim Blasen mit heißer Luft sind die Beschädigungen des Schachtfutters nicht so
bedeutend, was sich leicht dadurch erklärt, daß die Materialien in der Gicht alsdann
kälter sind. Um diese Anomalie zu begreifen, muß man sich erinnern, daß die Hitze im
obern Theile des Schachts nicht von unten kommt, sondern das Resultat einer
theilweisen Verbrennung in dieser Region ist. Ihre Intensität hängt von dem
Ausströmungsquerschnitt und dem Volum der aufsteigenden Säule ab. Die Erwärmung
vermindert das Gewicht der eingeblasenen Luft, die Ausströmungsgeschwindigkeit ist
daher in demselben Verhältniß geringer, aber die Temperatur nimmt in einem noch
größern Verhältniß ab; in Folge des durch die Formen einströmenden Wärmestoffs ist
zur Unterhaltung der Schmelzung weniger Brennmaterial erforderlich. Dasselbe bildet
alsdann einen kleineren Bruchtheil von dem Gesammtvolum der Materialien, und die
durch die glühenden Kohlen in der Gicht unterhaltene Wärme ist nicht so hoch.
Zu Dowlais kann das Volum des heiß eingeblasenen Windes nicht mehr als 9/16 von dem
zur Verbrennung der Kohlen erforderlichen Sauerstoff liefern (in andern Hütten
Englands und Schottlands, deren Hohöfen mit erhitzter Luft betrieben werden,
erhalten diese verhältnißmäßig noch weniger Wind zugeführt). Es trägt also viel
weniger als die Hälfte der Kohlen zur Reduction der Erze bei.
Die partielle Verbrennung des Brennmaterials in einer Region, wo die entwickelte
Wärme keinen Nutzen gewährt, ist allen Oefen von der jetzt gebräuchlichen Form
gemeinschaftlich; sie ist noch bedeutender bei denjenigen Hohöfen (besonders in
Schottland), welche mit unverkohkten Steinkohlen betrieben werden. Zu Dowlais
verliert man einen sehr großen Theil des Brennmaterials (fast die Hälfte); von den
leichter entzündlichen schottischen Kohlen kann natürlich nur ein viel geringeres
Verhältniß die Schmelzzone in noch ungünstiger construirten Apparaten erreichen.
Die Kohks-Hohöfen werden mit fast demselben Brennmaterialverlust betrieben.
Die Kohks entzünden sich nicht so leicht, aber ihre Porosität erleichtert eine
theilweise Verbrennung.
Bei manchen Holzkohlenhohöfen auf dem Continent (z.B. am Harz und in Schweden) ist
der Brennmaterialverbrauch bezüglich des Windes kein so übermäßiger; hier findet
beim Niedergange der Gichten keine theilweise Verbrennung der Kohlen statt. Die
Gicht ist weit und das Windvolum ist sehr gering wegen Mangelhaftigkeit der
Maschinen. Bei gleicher Räumlichkeit des Ofens beträgt dieses Volum nicht mehr als
die Hälfte von demjenigen, welches in England bei Steinkohlen und Kohks verwendet
wird. Unter so günstigen Umständen werden 100 Kil. Roheisen mit 90 Kil. Holzkohlen
erzeugt. Um aber mit solchen Resultaten zu arbeiten, muß der Gang der Hohöfen ein
sehr langsamer seyn; der Zug in der Gichtöffnung ist nicht so stark um die Kohlen
entzünden zu können, und fast alle aufgegebene Kohle geht in das Gestell nieder, um
mit dem Sauerstoff des Windes zu verbrennen.
Die bemerkenswerthen Wirkungen, welche mit der erhitzten Luft in den
Steinkohlenhohöfen hervorgebracht werden, zeigen sich in den Holzkohlenhohöfen
nicht. Ersparung ist jedenfalls mit Anwendung des heißen Windes verbunden, aber sie
steht nicht im Verhältniß zu den durch den Heizapparat veranlaßten Kosten.
In den Vereinigten Staaten gibt es zahlreiche Holzkohlenhohöfen mit einem Verbrauch
von 175 bis 200 Kohle auf 100 Eisen; hier beträgt also der Kohlenverbrauch
wenigstens das Doppelte von demjenigen in den Oefen mit einem langsamem Gange. Mit
ähnlichen Erzen, aber anders construirten Oefen und verschiedenen Luftmengen,
schwankt der Kohlenverbrauch von 90 bis 200. Diese Schwankungen beweisen offenbar,
daß ein großer Theil des Kohlenstoffs beim Niedergang der Gichten in den
Holzkohlenhohöfen ohne allen Nutzeffect verbrennt, wie in den mit Steinkohlen und
Kohks betriebenen Oefen.
Die durch die erhitzte Gebläseluft unter gewissen Bedingungen erzielte Ersparung, die
Vorzüge des kalten Windes unter anderen Umständen, der hohe Erzsatz welchen einige
Holzkohlenhohöfen gestatten, und der Umstand, daß keinem Hohofen so viel Luft
zugeführt wird, als zur Verbrennung des Kohlenstoffs erforderlich ist, beweisen
offenbar, daß eine bedeutende Brennmaterial-Verzehrung in den obern Theilen des
Ofenschachtes stattfindet; die anhaltende hohe Temperatur an diesem Punkte läßt sich
nur durch die Annahme erklären, daß die Kohle sich dort entzündet und zum Theil
verbrennt.
Die schnelle und theilweise Verbrennung in der Gicht erklärt auch, warum ein
gegebenes Gewicht in großen Stücken aufgegebene Steinkohle sich leichter verkohlt,
als wenn sie kleine Stücke bildete. Zu Dowlais ist es unmöglich (graues)
Gießereiroheisen zu produciren, wenn die Kohlenstücke nicht eine gewisse Größe
haben. Sie enthalten dasselbe Volum von Kohlenstoff, und wenn sie zur Schmelzzone
gelangen, sollten sie fast ebensoviel Wärmestoff und gasförmigen Kohlenstoff
liefern, aber in der Praxis ist es anders. In der Nachbarschaft der Gichtöffnung
wird eine bedeutende Steinkohlenmenge verzehrt. Die Dicke des verbrannten Theils von
jedem Stück wird die gleiche seyn, dasselbe mag groß oder klein gewesen seyn; aber
wegen der größern Oberfläche, welche die kleineren Kohlenstückchen darbieten, nimmt
das verbrannte Quantum fast im Verhältniß dieser Oberfläche zu. Wenn man demnach die
Dimensionen des Brennmaterials vermindert, so kann der Abbrand in den obern
Schachttheilen zu bedeutend und dadurch für die Production höchst nachtheilig
werden.
Das Mittel gegen diesen Verlust besteht in der Erweiterung des obern Theils des
Schachts, um die Geschwindigkeit der Gassäule zu vermindern. Diese Erweiterung kann
mit Vortheil bis zu einer cylindrischen Form des Schachtes gehen, wodurch die
Schachtöffnung den drei- bis fünffachen Querschnitt von dem Jetzigen erhält,
die Ausströmungsgeschwindigkeit und der starke Zug daher auf das Minimum reducirt
werden und folglich eine theilweise Verbrennung der Kohlen in der Nähe der Gicht
nicht mehr stattfinden kann. Dadurch wird auch die Temperatur im obern Schachtraum
vermindert werden. Die Kohle, welche keiner so bedeutenden Wärme mehr ausgesetzt
ist, wird dieselbe nicht mehr so rasch absorbiren, also nicht mehr plötzlich in
Kohks übergehen, welche eine partielle Verbrennung herbeiführen. Der Kohlenstoff
wird also für eine nützliche Verbrennung im Innern des Ofens aufgespart, daher die
jetzige Kohlenmenge in allen Fällen bedeutend vermindert werden kann. In den Hütten
wo die Brennmaterialersparung sehr weit getrieben wurde, verbraucht man kaum die
Hälfte von dem jetzt aufgewendeten, während in den anderen Hütten drei- bis
fünfmal so viel BrennmaterialBrennmateral verbraucht wird, als für das Erz wirklich erforderlich wäre.
Die neue Form des Ofens wird auch die Beschaffenheit des Eisens verbessern. Alle
(mineralischen) Brennmaterialien enthalten mehr oder weniger Schwefel und andere
nachtheilige Substanzen, von denen um so mehr mit dem Eisen in Berührung kommt, je größer der
Kohlenverbrauch ist.
Wenn die Steinkohlen viel Asche enthalten, so kann zum Schmelzen derselben ebensoviel
Zuschlagkalk erforderlich seyn, als die Gangart des Erzes erheischt. In den
schottischen Oefen verbrannte man von Steinkohlen, welche verkohkt werden mußten,
durchschnittlich 8 Tonnen zur Production von 1 Tonne Frischroheisen. Da diese Kohle
über 6 Procent Asche enthält, so bedurfte man ebensoviel Zuschlag als für das Erz.
Indem man nun dem Ofen eine weitere Gicht gab und das Erz durch den
leichtflüssigeren Spatheisenstein ersetzte, ging der Steinkohlenverbrauch auf 190
Th. für 100 Th. Roheisen herab, und da die Aschenmenge in demselben Verhältniß
abnahm, so konnten 100 Theile Eisen mit 25 Theilen Zuschlag erzeugt werden.
2. Anwendung roher Brennmaterialien. – Die
Erweiterung der Gichtöffnung gewährt noch einen andern Vortheil, der kaum geringer
ist, als die unmittelbare Brennmaterialersparung: sie gestattet alle Steinkohlen im
unverkohlten Zustande zu verwenden. Gegenwärtig betrachtet man nur wenige
Steinkohlensorten als zu diesem Zweck brauchbar. Die allgemeine Meinung, daß einige
rohe Steinkohlen zu dem Schmelzproceß brauchbarer seyen, als andere, ist aber
offenbar eine irrige, da in Schächten von zweckmäßigen Dimensionen die
hauptsächlichsten Sorten unverkohkt angewendet werden können und gute Resultate in
Beziehung auf Ausbringen, Production und Beschaffenheit des Roheisens geben.
Die bei dem Hohofenbetrieb angewendeten Steinkohlen kann man in vier Classen
theilen:
1) bituminöse Steinkohlen, 2) halbbituminöse (ch.
semi-bitumineux), 3) halbanthracitische (ch.
semi-anthracites) und 4) Anthracite.
Die am meisten angewendeten Steinkohlen sind die bituminösen oder Backkohlen. Mit Ausnahme eines
Theiles von dem Eisen welches im Südwaleser Steinkohlenbecken fabricirt wird, werden
alle Hohöfen mit dieser Steinkohlensorte betrieben. Sie zeichnet sich durch ihren
großen Gehalt an flüchtigen Stoffen aus. Wenn man sie langsam erhitzt, so nimmt ihr
Volum um 20 bis 35 Procent zu. Die bei der Verkohkung entwickelten bituminösen
Substanzen backen die Stücke aneinander, und daher nennt man diese Kohle auch hin
und wieder Backkohle (caking
coal). Ihr großer Bitumengehalt gestattet eine vortheilhafte Verkohkung
ihrer Staubkohlen in Oefen, eine Eigenschaft welche nur dieser Classe angehört.
Das Ausbringen an Kohks ist nach der Beschaffenheit dieser Steinkohle und der
Verkohkungsart verschieden. In Südwales schwankt es von 75 Proc. im Rhonddathale bis
50 Proc. am östlichen Ende, in der Nachbarschaft von Pontypool. Im Forest of Dean,
in Staffordshire, Shropshire, Yorkshire, Northumberland und Schottland verlieren
diese Kohlen 30 bis 35 Proc.
Der halbbituminösen Classe gehören nur wenige Steinkohlen
an; sie beschränkt sich auf diejenigen welche zwischen den bituminösen und dem
Anthracit stehen; sie besitzt mehr den Charakter der erstem, aber ihr Bitumengehalt
ist geringer. In der Wärme dehnt sie sich um 5 bis 15 Proc. aus und läßt sich, ohne
jedoch zusammenzubacken, verkohken; das Ausbringen bei der Verkohkung beträgt 75
Proc.
Die Halbanthracite sind Steinkohlen welche unmittelbar an
die große Anthracitformation gränzen. Beim Erhitzen dehnen sie sich um 5 bis 10
Procent aus. Sie geben Kohks, denen die Festigkeit mangelt, wegen ihres geringeren
Bitumengehaltes, und das Ausbringen wechselt von 60 bis 75 Proc.
Der Anthracit unterscheidet sich durch seine größere
Dichtigkeit, das fehlende Bitumen, und dadurch daß bei seiner Verbrennung keine
Flamme entsteht. Wenn man seine Eigenschaften einmal besser kennt, so wird man ihn
als die beste Kohlensorte des Landes zu würdigen wissen. Er dehnt sich sehr wenig in
der Wärme aus, und während seiner Verkohkung entwickelt er nur eine sehr geringe
Menge flüchtiger Substanzen. Sein Ausbringen an Kohks beträgt 80 bis 90 Proc.
Diese Bemerkungen betreffen hauptsächlich den Waleser District; da derselbe aber
Kohlen von sehr verschiedenartigem Charakter enthält, so sind sie auch auf andere
Steinkohlenbecken und Eisenhüttendistricte anwendbar.
Wenn man rohe Steinkohlen in einem Hohofen aufgibt, so veranlaßt die Temperatur,
welcher sie darin ausgesetzt werden, die Entwickelung ihrer flüchtigen Stoffe.
Dieser Proceß hinterläßt poröse Kohks, die sich von den in Haufen und in Oefen
erzeugten nur durch ihre Dichtigkeit unterscheiden, welche von dem Druck herrührt,
dem das Brennmaterial während dieser Destillation ausgesetzt war.
Sey nun die angewendete Kohle welche sie wolle, so erfolgt die Entwickelung der
gasförmigen Producte in dem obern Theil des Ofens. Sobald die Kohle die Region des
Kohlensacks erreichte, oder noch früher, ist sie in Kohks verwandelt, deren
Porosität hauptsächlich von der entwickelten Gasmenge abhängt.
Die bituminösen Steinkohlen werden für den Hohofenbetrieb
stets verkohlt. Man hat versucht sie roh anzuwenden, aber sie backen zusammen,
verhindern das Durchströmen des Windes durch die Schmelzsäule, und man mußte daher
wieder auf die Kohks zurückkommen. Ihr Aufblähen ist dem Betriebe nachtheilig; denn
da sie sich in der hohen Temperatur der Gicht sehr bedeutend ausdehnen, so veranlaßt
ihre plötzliche Volumzunahme in einem beschränkten Raume Versetzungen. Die
gebildeten Gewölbe bleiben hängen, bis eine partielle Verbrennung das Volum
derselben vermindert und ihr Sinken gestattet.
Die halbbituminösen Kohlen werden roh angewendet. Sie
dehnen sich in der Wärme wenig aus und enthalten weniger Bitumen. Der Umstand, daß
sie nicht backend sind, erklärt ihre Tauglichkeit zur unverkohkten Benutzung
hinreichend. Ihre Anwendung beschränkt sich auf die Waleser Werke Rhymney, Dowlais
und Penydarran.
Die Halb-Anthracite werden verkohlt; dieß geschieht
in den Hütten zu Cyfartha, Plymouth, Aberdare, Gadleys und Hirwain.Außer Aberdare gehören alle diese Hütten nebst den bei den halbbituminösen
Kohlen genannten, nach Hunt
's Mineral Statistics of Great Britain for the
Year 1855, S. 50, zu dem District der bituminösen Kohlen in
Südwales. H. Man hat ihre rohe Benutzung versucht, erhielt aber keine genügenden
Resultate. Zu Cyfartha wurden die Probeschmelzen mit rohen Kohlen mehrere Monate
lang fortgesetzt, es häufte sich aber im Gestell und Herde eine Menge kleiner,
unverbrannter Kohlenbruchstücke an. Da man nur Stückkohlen aufgab, so bewies dieser
constante Absatz kleiner, durch Zerspringen der großen Stücke entstandener Splitter
den Mangel an backender Substanz. Da der Verlust an Kohle und die vermehrte Arbeit
im Gestell den Gewinn bei Anwendung roher Kohle mehr als aufwog, so gab man wieder
Kohks auf.
Der Anthracit wird roh aufgegeben; man hat ihn in der
letzten Zeit vielfach benutzt.Nach dem erwähnten Werke von Hunt waren im Jahr
1855 in dem Waleser Anthracitdistrict 11 Eisenwerke mit 19 Hohöfen im
Betriebe, welche mit Hülfe dieses Brennmaterials 52,755 Tonnen Roheisen
producirten, wogegen das Productionsquantum der in dem District der
bituminösen Kohlen im Betriebe befindlichen 129 Hohöfen sich auf 787,315
Tonnen belief. H.
Untersucht man die mit den verschiedenen Kohlensorten erlangten Resultate, so zeigen
sich einige bemerkenswerthe Anomalien. Die erste Classe wird verkohlt, weil sie zu
viel Bitumen enthält; die zweite läßt sich roh anwenden, da sie das Bitumen in
günstigem Verhältniß enthält; die dritte Classe muß verkohlt werden, weil sie zu
wenig Bitumen enthält,
während die vierte Classe, obgleich sie fast gar kein Bitumen enthält, direct
aufgegeben werden kann.
Daraus folgt, daß wenn der Bitumengehalt der Kohlen ihre Tauglichkeit zur rohen oder
zur verkohlten Benutzung bestimmt, dieselben, wenn sie den höchsten oder niedrigsten
Bitumengehalt haben, verkohkt werden müssen, während man solche von mittlerem
Bitumengehalt und diejenigen welche gar kein Bitumen enthalten, unmittelbar benutzen
kann.
Sowohl der praktische Hüttenmann als der theoretische Schriftsteller sind im
Allgemeinen der Meinung, daß das Mißlingen der Versuche mit directer Benutzung der
bituminösen Kohlen und der Halbanthracite von ihrer eigenthümlichen Zusammensetzung
herrührt. Ihre Verwendung im rohen Zustande hatte einen nachtheiligen Einfluß auf
den Betrieb und die Production des Hohofens, und man mußte sie daher als wenig
geeignet zum Verschmelzen der Eisenerze betrachten.
Liegt aber das Mißlingen wirklich an den Kohlen? Könnte nicht die Form des Ofens die
Hauptursache desselben seyn? Ein vorher in den Verkohkungsanstalten ausgeführter
Proceß wird im vorliegenden Falle auf den Ofenschacht übertragen. Ist nun dessen
Form geeignet die Verwandlung des Brennmaterials in Kohks mit dem geringsten Verlust
zu bewirken?
Der auffallendste Umstand bei diesen zahlreichen Versuchen ist der, daß sie stets in
Hohöfen vorgenommen wurden, welche für den Kohksbetrieb erbaut und zugestellt waren.
Solche haben aber stets enge Gichten, welche schon mit diesem Brennmaterial eine
hohe Wärme besitzen. Wie soll diese erst werden, wenn man sich der weit brennbareren
Steinkohle bedient!
In einem Hohofen mit enger Gicht würde das Aufgeben von bituminösen Steinkohlen eine plötzliche Steigerung der Temperatur und
daher eine partielle Verbrennung der Kohlen veranlassen. Die Hitze, welche vorher
bestand, würde den Kohks nicht sehr nachtheilig gewesen seyn; denn diese verbrennen
langsam und nur dann, wenn sie stark erhitzt sind. Mit rohen Steinkohlen sind
hingegen die Wirkungen andere; unmittelbar nach ihrem Aufgeben entzündet sich das
Bitumen, der Zug wird sehr stark und die hohe Temperatur theilt sich der Steinkohle
mit, welche sich sehr bald aufbläht. Die Bitumenentwickelung dauert fort, die Massen
backen zusammen und vermindern den freien Raum für die aufwärts strömenden Gase. In
dem verbleibenden Raum wird der Zug viel stärker und die Verbrennung erfolgt sehr
rasch. Die Aufblähung der Kohle und ihr Zusammenbacken zu großen Blöcken veranlassen
oft Gewölbe in dem Schacht, die erst dann in ihm niedergehen, wenn ein großer Theil
davon verbrannt ist. Es
bleibt daher für die nutzbringende Verbrennung zu wenig Kohle zurück, um das Eisen
gehörig kohlen zu können, das erzeugte Roheisen ist folglich von geringerer
Qualität, und wegen des unregelmäßigen Ganges des Ofens wird von demselben auch
weniger producirt.
Nun ist es aber offenbar unrichtig, daraus folgern zu wollen, daß diese Kohle zur
rohen Benutzung nicht geeignet sey; die einzige Ursache der geringern
Eisenproduction ist die hohe Temperatur in der Gicht. Durch Erweiterung der Gicht
würde die Wärme im umgekehrten Verhältniß des Querschnittes vermindert werden, und
die Kohle könnte nicht in Massen zusammenbacken, welche den ganzen Querschnitt einer
weitern Gicht zu verstopfen vermögen. Bei einer niedrigem Temperatur erfolgt die
Bitumenentwickelung und die Verwandlung der Kohle in Kohks weit langsamer; alsdann
würde auch in Folge eines langsamem Niederganges der Proceß nicht auf eine größere
Tiefe fortdauern.
In einigen Hohöfen wendet man bituminöse Steinkohlen mit Kohks vermengt an, indem man
behauptet, ihre alleinige Benutzung sey nicht vortheilhaft. Wenn aber die rohe Kohle
wirklich die Qualität des Eisens und die Quantität der Production beeinträchtigt, so
läßt sich nicht begreifen, warum ihre theilweise Anwendung nicht ebenfalls
verhältnißmäßig schädlich seyn soll. Da wo die Steinkohlen einen großen Theil der
Brennmaterialgichten bilden, hat die Gicht einen Durchmesser, welcher den mittlern
übersteigt; ihre theilweise Benutzung in solchen Oefen beweist nicht, daß sie für
sich allein nicht anwendbar sey; sie beweist vielmehr, daß bei der gewöhnlichen
Dimension der Gichtöffnung eine größere Menge der rohen Kohlen nicht mit Vortheil
verwendet werden kann.
Das Verhältniß der Gichtöffnung ist im District der bituminösen Steinkohlen 2/5 vom
Kohlensack, und bei Kohks muß hier ein großer Verlust stattfinden. Wendet man aber
die rohe Steinkohle an, so ist das Verhältniß zwischen der ohne Nothwendigkeit
verzehrten Quantität und der zur Erzreduction dienenden noch weit größer. Es ist
unmöglich die Steinkohle in dem obern Theil eines jetzigen Hohofens ohne großen
Verlust zu verkohlen, weil dort ein sehr starker Zug herrscht. In der Gicht wechselt
die Geschwindigkeit von 14,3 bis 63,3 Meter per Secunde.
Bei dem Verhältniß von 2/5 des Kohlensackdurchmessers beträgt die Geschwindigkeit
(für das gewöhnliche Windvolum) 22,3 Meter per Secunde.
Die entzündete Kohle bleibt einige Stunden diesem Zug ausgesetzt, welcher einen
großen Theil derselben verbrennen muß.
Wie ganz anders erfolgt die Verkohkung in Haufen oder in Oefen. Der nachtheilige
Einfluß eines sehr schwachen Luftzuges auf die Qualität der Kohks ist bekannt.
Sobald alle Kohlen entzündet sind, wird dieser Zug vermindert und zuletzt gänzlich unterdrückt.
Ließe man ihn fortdauern, so würde der zunehmende Verlust ein geringeres Ausbringen
veranlassen.
Auf den Hütten zu Rhymney, Dowlais und Penydarran findet der Uebergang der rohen halbbituminösen Kohlen in Kohks ohne Schwierigkeit statt.
Diese Kohlen blähen sich wenig auf, enthalten weniger Bitumen, überdieß ist die
Gichtöffnung verhältnißmäßig weit, denn ihr mittlerer Durchmesser beträgt die Hälfte
von dem des Kohlensacks, man hat also eine verhältnißmäßig kalte Gichtöffnung.
Dennoch ist das Hängenbleiben der Gichten in Folge der sich bildenden Gewölbe nichts
seltenes, und ungeachtet der Vortheile welche der größere Querschnitt der Gicht
gewährt, ist der Kohlenverbrauch wenigstens doppelt so groß, als der zur Reduction
der Erze erforderliche.
Daß eine nutzlose Verbrennung in der Gicht dieser Hohöfen stattfindet, kann man nicht
bezweifeln, wenn man die Veränderungen untersucht welche die Steinkohlen, ehe sie
bedeckt worden, erlitten haben. Bei dem Aufgeben der Kohlen entzünden sich deren
hervorstehende Theile und erreichen bald die Weißglühhitze, welche sich der ganzen,
schon stark erhitzten Masse mittheilt. Es beginnt eine lebhafte Verbrennung, die so
lange fortdauert, bis die Kohlen eine Decke erhalten haben, worauf die Verbrennung
vermindert oder gänzlich unterdrückt wird. Der starke Zug, welcher die Verbrennung
unterhält, vermindert sich mit dem Niedergange der Gichten und wird im Kohlensack am
geringsten.
Die Nachtheile einer hohen Temperatur in der Gicht zeigen sich eben so deutlich bei
den mit halbanthracitischen Steinkohlen betriebenen Hohöfen; der vollständige Mangel
des Bitumens veranlaßt sehr bedeutende Verluste. Bei der sehr rasch eintretenden
hohen Temperatur veranlaßt die schnell erfolgende Aufblähung der äußern Theile
dieser Kohlen ihre Ablösung von der mittlern Masse. Nach der Abtrennung dieser
ersten Schicht wiederholt sich die Wirkung; auf diese Weise wird das ursprüngliche
Volum der Kohlenstücke bedeutend vermindert, und wenn die Kohle nicht sehr homogen
ist, zerspaltet sie sich in mehrere Stücke. Die kleinen abgelösten Stückchen
verzehren sich in der Gicht, aber ein verkohlter Theil gelangt bis zum Herde, wo
seine Gegenwart den Hohofenarbeitern mehr Mühe und einen Zeitverlust veranlaßt.
Man hat daher diese Kohle zur rohen Verwendung nicht geeignet und ihre Verkohkung für
unerläßlich gehalten. Ihr Zerspringen in dem Ofen zeigt jedoch nur, daß die
plötzlich eintretende hohe Temperatur zu stark ist, um den Zusammenhang der
Theilchen zu bewahren, sie beweist aber durchaus nicht die Untauglichkeit dieser
Kohle zur rohen Benutzung, wenn der Proceß anders geleitet würde. Bei der
gewöhnlichen Verkohkung in Oefen wird diese Kohle mit einem mittlern Verlust in
Kohks verwandelt; in denselben erreicht sie aber die Entzündungs-Temperatur
sehr langsam in mehreren Stunden, während diese ihr in den Hohöfen mit enger Gicht
in wenigen Secunden mitgetheilt wird; die heftige Gasentwickelung im Verein mit der
Ausdehnung des äußern Theils zerstört im letztern Falle den Zusammenhang ihrer
Theilchen. Die sehr bituminösen Steinkohlen werden bei der Rothglühhitze in den
Verkohkungsofen gestürzt; wenn aber dasselbe Verfahren mit dem Halb-Anthracit
versucht und derselbe in einer sehr dünnen Schicht in weite Apparate eingebracht
würde, wäre das Zerklüften und der Abgang wohl kaum geringer, als im Hohofen.
Die Anwendung des Anthracits ist noch sehr neu; der zu
Anfang dieses Jahrhunderts gemachte erste Versuch blieb ohne Erfolg. Nach vielen
fruchtlosen Versuchen wird der Anthracit jetzt mit einem theilweisen Erfolg
angewendet. Die früher von den Eisenhüttentechnikern dazu angewendeten Mittel waren
ganz unzureichend; der höchste Winddruck betrug nur 0,065 Meter Quecksilbersäule,
und man darf sich daher nicht wundern, daß die Versuche mit einem so dichten
Brennmaterial keine günstigen Resultate gaben. Der Wind war zu schwach und die
Hohöfen waren für Kohks von sehr fetten Kohlen construirt, daher schlechte Erfolge
nicht ausbleiben konnten.
Der Anthracit enthält noch weniger Bitumen als die Steinkohlen aus der Umgegend von
Merthyr-Tydwill, und die plötzliche Steigerung der Wärme in einer engen Gicht
veranlaßt die theilweise Zersplitterung oder Zerbröckelung dieses Brennmaterials;
die abgelösten Stückchen gehen in das Gestell nieder und ihre Anhäufung daselbst ist
ein wesentlicher Nachtheil.
Die Hohöfen, in denen die Versuche früher gemacht wurden, hatten enge Gichten,
während die jetzt für den Anthracitbetrieb benutzten viel weitere haben, ihr
Durchmesser beträgt nämlich 2/3 des Kohlensackes. Dadurch ist die Temperatur im
obern Theile des Schachtes weit geringer geworden, sie zersplittert folglich das
Brennmaterial in demselben Verhältniß weniger und man kann daher einen höhern
Erzsatz führen. Eine noch größere Temperaturverminderung könnte aber für diese Kohle
nur vortheilhaft seyn, denn eine langsamer gesteigerte Hitze vermindert das
Bestreben des Anthracits zu zerbröckeln und gestattet seine Umwandlung in dichte
Kohks. Es wird demnach die Erweiterung der Gicht bis zum Kohlensackdurchmesser große
Vortheile gewähren.
Wenn man das Verhältniß zwischen dem Durchmesser der Gicht und des Kohlensackes
untersucht, so wird man finden, daß auf die Einheit des horizontalen Querschnitts
des Kohlensacks die Gichtöffnung im bituminösen District eine Oberfläche von 0,16
hat, welche in den halbbituminösen und halbanthracitischen Districten auf 0,25 und
in den anthracitischen bis auf 0,44 steigt. In Oefen mit dem Verhältniß von 0,25
kann eine Steinkohle ohne Bitumengehalt nicht angewendet werden, es sey denn daß sie
vorher verkohlt wurde; steigt aber das VerhältnißVehältniß bis auf 0,44, so kann reiner Anthracit roh angewendet werden.
Für die übrigen Steinkohlensorten erscheint es vortheilhaft, den Schacht cylindrisch
aufzuführen, aber bei dem Anthracit muß die Steigerung der Temperatur sehr langsam
erfolgen, und es kann daher nur zweckmäßig seyn die Gicht um 1/4 oder 1/3 weiter als
den Kohlensack zu machen. In Folge dieser Erweiterung wird die Geschwindigkeit der
aufwärtsströmenden Gassäule auf 4/5 vermindert werden und die Hitze in der Gicht
sehr gering seyn.
Viele Hüttenleute sind der Meinung, daß der Anthracit nur mit erhitzter Gebläseluft
vortheilhaft angewendet werden könne. Dieß ist aber ein von der Mangelhaftigkeit der
ältern Gebläse herrührender Irrthum. Um deren Unzulänglichkeit nachzuweisen, kann
man ein Patent anführen, welches auf die Benutzung nicht erwärmter Luft genommen
wurde, die eine höhere Pressung als 0,13 Meter Quecksilbersäule hat. Mit kaltem
Winde von solcher oder höherer Dichtigkeit hat man große Quantitäten Roheisen
mittelst Anthracits erblasen. Wenn man aber Oefen anwendet, welche in der Gicht
enger sind als im Kohlensack, so wird die erhitzte Luft ökonomischer seyn; denn
durch dieselbe wird das Volum des Windes und der Zug vermindert, die Temperatur in
der Gichtöffnung erniedrigt und die Wirkung der Kohle begünstigt.
Jede Einrichtung, welche die Benutzung unverkohkter Steinkohlen gestattet, veranlaßt
eine wesentliche Ersparung an Brennmaterial; mit dem geringern Verbrauch desselben
in Folge der Temperaturverminderung können die Schmelzkosten unter die Hälfte
herabsinken. In den bituminösen Districten von Monmouthshire, der
Midland-Grafschaften und Südschottlands ist die Umwandlung der Steinkohle in
Kohks mit einem solchen Verlust verbunden, daß zur Erzeugung von 1 Tonne
Gießereiroheisen 3 1/2 bis 4 Tonnen Kohlen erforderlich sind. Der Kohlenstoffgehalt
beträgt bei den geringern bituminösen Sorten 76 Procent und steigt in dem Anthracit
bis auf 92 Proc. Das jetzige Verkohkungssystem ist mit einem Verlust von 10 bis 50
Proc. verbunden. Eine veränderte Form des Hohofens gestattet die Verwendung von
rohem Brennmaterial; man kann dann die gesammte Kohlenstoffmenge conserviren um sie im Ofenschacht nutzbar
zu machen, und es werden 100 Kilogr. rohe Kohlen mehr Effect hervorbringen als 350
Kilogr. in Kohks verwandelte.
Die Erweiterung des obern Theiles des Ofenschachtes wird auch bei der Verwendung des
comprimirten Torfes zum Hohofenbetriebe sehr vortheilhaft
seyn. Große Ablagerungen dieses trefflichen Brennmaterials finden sich in der Nähe
reicher Erzlagerstätten, bis jetzt haben aber die damit angestellten Versuche keine
gelungenen Resultate geliefert. Die besten Torsarten enthalten viel flüchtige Theile
und vor dem Austrocknen Wasser. Die rasche Entwicklung dieser Stoffe in den jetzigen
Hohöfen erzeugt eine hohe Temperatur in der Gicht und eine bedeutende Verbrennung
des Torfes; derselbe gibt daher weniger Kohle und man braucht von ihm eine größere
Menge; überdieß erfordert der Torf wegen seines großen Gehalts an erdigen Substanzen
viel Zuschlagkalk. Oben erweiterte Oefen vermindern aber die Temperatur in der
Gicht, begünstigen die Conservirung der Kohle, und da der Torf einem bedeutenden
Druck unterworfen ist, lange Zeit ehe er rothglühend geworden, so zerbröckelt er
nicht so leicht und die erzeugten Torfkohlen können folglich einen dichtem Wind
ertragen.
Die Erweiterung des Ofenschachtes nach oben ist auch sehr vortheilhaft um rohe oder unvollkommen geröstete
Erze mit rohem Zuschlagkalk zu verschmelzen. Diese Substanzen machen einen
großen Theil der durch das Brennmaterial entwickelten Wärme latent; das Wasser und
die flüchtigen Bestandtheile des Erzes werden mit einer Temperaturverminderung der
umgebenden Materialien ausgetrieben. Zur vollkommenen Röstung des Erzes ist Zeit
erforderlich, und wenn die Gichten sehr schnell niedergehen, so wird nicht nur der
Proceß in einer zu tiefen Region des Ofens vollständig bewirkt, sondern auch die zur
Reduction nothwendige Zeit verkürzt. Erweitert man aber die Gicht, so wird die
Geschwindigkeit des Gichtenganges wesentlich vermindert und die vollständige Röstung
erfolgt in einer Region, wo die latent gemachte Wärme dem Ofenbetriebe nicht
nachtheilig ist. Für diesen Proceß eignen sich jedoch nur die kohlensauren Eisenerze
der Steinkohlenformation.
Wenn man also die Gestalt des Hohofens verändert, so kann der Röstproceß wohlfeiler
und vortheilhafter in dem obern Hohofenschacht als in Haufen oder besondern Oefen
ausgeführt werden; die auf die jetzige Röstung verwendete Arbeit, Kohle und Capital,
können dann mit Gewinn an Qualität und Quantität des erzeugten Roheisens erspart
werden.
(Der Schluß folgt im nächsten Heft.)