XCV. Der Kryolith-Sodaofen; von Prof. Julius Thomsen in Copenhagen. Mit Abbildungen auf Tab. V. Thomsen, über den Kryolith-Sodaofen. Die Zersetzung des Kryoliths bezüglich der Sodafabrication geschieht mittelst kohlensaurem Kalk auf trocknem Wege. Schon lange bevor ich die erste Kryolith-Sodafabrik gründete, hatte ich mich überzeugt, daß nur diese Zersetzung eine zweckmäßige und ökonomische Fabrication gestattet, und daß die ebenfalls von mit entdeckte Zersetzung des Kryoliths auf nassem Wege für technische Zwecke sich bedeutend kostspieliger stellt. Die Zersetzung des Kryoliths mittelst Kalkstein wird durch Erwärmung der Mischung unterstützt; sie tritt schon weit unter der Glühhitze ein, wenn die Bestandtheile sehr fein gepulvert sind, wird jedoch erst vollständig, wenn die Temperatur die Nothglühhitze erreicht. Da aber die Mischung von Kryolith und Kalkstein bei einer Temperatur, welche die Rothglühhitze nur wenig übersteigt, schon zu schmelzen beginnt, und es für den nachfolgenden Auslaugeproceß von außerordentlicher Bedeutung ist, daß die Masse nicht bis zum Schmelzen erwärmt wird, so ist die Zersetzung auf dem trocknen Wege von besonderen Schwierigkeiten begleitet. Die Zersetzung geschieht bekanntlich im Flammofen; die Temperatur des Ofens muß aber zwischen bestimmten, ziemlich engen Grenzen liegen. Ist der Ofen zu warm, dann schmilzt die Mischung; ist er zu kalt, dann geht die Zersetzung nicht vollständig von statten. Ferner ist die Mischung des Kryoliths mit Kalkstein ein schlechter Wärmeleiter, und der Ofen kann deßhalb nur mit einer dünnen Schicht beschickt werden. In den gewöhnlichen Flammöfen ist eine zweckmäßige Zersetzung nicht zu erreichen; die Temperatur des Ofens muß nämlich so gleichförmig seyn, daß ein homogenes Product erzielt werden kann, ohne eine sehr hohe Feuerbrücke und einen dadurch bedingten sehr bedeutenden Kohlenverbrauch. Bei den gewöhnlichen Flammöfen ist aber die Hitze größer in der Höhe der Brücke als in der Höhe der Füchse; es findet also ein Temperaturunterschied nach der Länge des Ofens statt; ferner geschieht die Erwärmung nur von oben, und es ist also ein beträchtlicher Temperaturunterschied dicht am Herd und an der Oberfläche der Beschickung. Diese Uebel lassen sich durch fleißiges Umrühren der Masse nicht beseitigen, denn es bilden sich stets geschmolzene Theile, welche beim Umrühren die halbgebrannten Theile umschließen und der Zersetzung entziehen. Die Asche (die geglühte Mischung) eines solchen Ofens enthält stets viele Klumpen, welche theils unzersetzte, theils geschmolzene Masse enthalten und sich nur sehr schwierig und theilweise auslaugen lassen. Ist die Asche aber gut geglüht, dann bildet sich eine poröse Masse ohne Staub und ohne Klumpen von solcher Härte, daß sie sich mit der Hand nicht zerdrücken läßt. Ich bin daher gezwungen gewesen, für die Kryolith-Sodafabrication einen besonderen Ofen zu construiren, bei welchem eine gleichmäßige Temperatur durch seine ganze Länge dadurch erreicht wird, daß derselbe mit zwei entgegengesetzten Feuerungen, deren Hitze theils direct, theils indirect wirkt, versetzen ist. Die Construction dieses Ofens, Fig. 30–33, ist folgende: Der Herd C des Ofens ist aus feuerfesten Thonplatten von 20 Zoll im Quadrat und 3 Zoll Dicke gebildet; die Platten ruhen auf gemauerten Pfeilern, welche 9'' im Quadrat halten und 12'' hoch sind. Die Pfeiler sind so versetzt, daß die Flamme von der Feuerung A sich unter dem ganzen Herd regelmäßig vertheilt. Die drei vordersten Pfeiler, welche dem Feuer am nächsten sind, müssen aus sehr feuerfesten Steinen hergestellt werden. An den Seiten herum ruhen die Platten auf den Seitenmauern, welche unter dem Herd 2 Zoll dicker als über demselben sind. Der untere Zug D, E, welcher also die Breite des ganzen Herdes hat und nirgends eine geringere Höhe als 12 Zoll, geht bei E in die zweite Feuerung B; an dieser Stelle, unter der Feuerbrücke H, steigt die untere Fläche so, daß der Zug nur 5–6 Zoll Höhe behält. Die vereinigte Flamme der beiden Feuerungen zieht dann über den Herd nach den Füchsen I, I, und durch diese in den Canal K, welcher durch die ganze Breite des Ofens geht. Der Canal K communicirt: 1) hinten mit dem Canal L, welcher zum Hauptzugcanal N hinuntergeht, kann aber durch den Schieber O von diesem abgesperrt werden; 2) mit der Oeffnung m, welche die Flamme in den Raum P, zwischen dem Gewölbe und den Pfannen F, leitet. Dann geht der Zug durch die Füchse Q, Q, Q in den horizontalen Canal R, welcher durch S mit dem Hauptcanal in Verbindung steht. – Ist der Schieber T geschlossen, der Schieber O dagegen offen, so geht die Flamme aus dem Ofen direct in den Hauptcanal, ohne die Pfannen zu erwärmen; ist aber O geschlossen und T offen, dann geht der Zug unter den Pfannen hin. Die beiden Röste sind gleich groß, 3 Fuß lang und 15 Zoll breit; die Roststäbe sind Stabeisen von 5/4 Zoll im Quadrat; die Schürlöcher U und O sind mit beweglichen Thonplatten zu schließen. Die Vordermauer W der Feuerung, welche 18 Zoll dick ist, ist nicht mit den Seitenmauern verbunden; sie ruht auf den eisernen Balken y und z, und wird oben durch ein Gewölbe X geschlossen. Dadurch wird es möglich, eine Reparatur an den Feuerungen, den einzigen Stellen welche von der Hitze stark angegriffen werden können, auszuführen, ohne daß die übrigen Theile des Ofens dabei leiden; die Reparatur beschränkt sich dann auf das Herausnehmen dieses kleinen Theiles der Vordermauer. Bei einem Ofen, welcher jetzt 8 Monate lang im Betriebe war und gegen 1000 Tonnen Asche verarbeitet hat, ist noch keine solche Reparatur nöthig gewesen. – Die Fabrik Oeres und besitzt jetzt zwei solcher Oefen, welche täglich 10 Tonnen Asche liefern; der eine Ofen ist seit 10, der andere seit 8 Monaten im Betriebe; eine Reparatur des ersten Ofens zeigte, daß das Gewölbe über der Feuerung A die einzige Stelle ist, wo der Ofen angegriffen wird und nach der Verstärkung dieses Gewölbes wird hoffentlich eine Reparatur, welche beiläufig nur acht Tage dauert, bloß einmal jährlich erforderlich seyn. – Durch das fleißige Reinigen des Rostes mittelst eines eisernen Hakens wird derselbe stets frei von Schlacke erhalten. Durch die Feuerbrücke H geht ein Canal a, welcher kalte Luft durch kleine Oeffnungen in der gegen den Feuerraum B gekehrten Seite leitet, wodurch die Brücke abgekühlt und der Rauch besser verbrannt wird. Die Seitenmauern b, b müssen besonders gut fundirt werden, da die Stabilität des Ofens wesentlich darauf beruht. Das Gewölbe ist 9 Zoll dick aus vertical stehenden Steinen gemauert und steht ganz frei. Die Fugen gehen der Länge des Ofens parallel, und das Hauptgewölbe bildet mit dem Gewölbe über dem Rost B ein zusammenhängendes Ganzes mit fortlaufenden Fugen. Die Verankerung (Armirung) des Ofens besteht aus gußeisernen Platten von 3' × 2', 3 Stück an jeder Seite, welche durch ein Parallelogramm, das auf die Mitte jeder Platte drückt, gegen die Seitenmauern gehalten werden; dadurch wird der Druck des Gewölbes vollständig unschädlich gemacht, welches bei der Armirung ohne Waagebalken nicht erreicht werden kann. Die vorderste der oberen eisernen Stangen, welche der Flamme von m am meisten ausgesetzt ist, wird mit einem eisernen Rohr oder mit thönernen Röhren umgeben. Um die Canäle K und R reinigen zu können, werden an passenden Stellen Löcher angebracht. Deßgleichen befinden sich in der einen Seitenmauer vermauerte Löcher von 5 Zoll im Quadrat, um den unteren Zug zu reinigen; diese Löcher liegen zwischen je zwei Reihen von Pfeilern. Der Ofen kann aber jahrelang gehen, ohne daß der untere Zug D, E sich mit Asche füllt. Die Arbeitslöcher d, d werden stark überwölbt, da dieses Gewölbe einen Theil des Druckes des Hauptgewölbes tragen soll. Die Beschickung des Ofens geschieht durch die Trichter 6. Es ist Sorge zu tragen, daß die Pfannen, welche auf dem Ofen angebracht werden, von Anfang an dicht sind, damit keine Lauge durch dieselben auf das Gewölbe dringt. Der Herd des Ofens hat einen Flächenraum von 96 Quadratfuß; seine Breite ist 8 Fuß und die ganze Länge 13 Fuß. Der Ofen wird täglich 12 Mal beschickt, jedesmal mit 1000 Pfund (500 Kilogr.), und er verarbeitet also täglich etwa 6 Tonnen Mischung, entsprechend 2 1/2 Tonnen Kryolith. Die Heizung geschieht mit Steinkohlen, wovon täglich circa 4/5 Tonnen verbrannt werden, also 1/7 bis 1/8 vom Gewicht der Mischung. Durch die vom Herd abziehende Wärme wird in den auf dem Ofen stehenden Pfannen gleichzeitig das ganze Eindampfen der Sodalaugen bis zur Krystallisation erreicht, und ehe der Rauch in den Schornstein gelangt, zieht er unter einer eisernen Platte von etwa 60 Quadratfuß Fläche hin, auf welcher das Trocknen des Kalksteins erfolgt. Für einen täglichen Verbrauch von 50 Centner Kryolith sind also zum Glühproceß, zum Abdampfen der Laugen und zum Trocknen von 75 Centnern porösen Kalksteins im Ganzen 16 Centner Steinkohlen hinreichend. Ueber die Zweckmäßigkeit dieses Ofens kann jetzt kein Zweifel mehr stattfinden. Erstens ist der Verbrauch an Brennmaterial sehr gering, er beträgt nur 1/7 bis 1/8 des Gewichts der Mischung; zweitens gibt er ein durchaus gleichförmiges Product, denn die Asche wird durch und durch glühend, ohne daß irgend ein Theil derselben schmilzt, so daß sie leicht und vollständig ausgelaugt werden kann, und drittens ist die Zersetzung des Kryoliths so vollständig, daß die Ausbeute fast den theoretischen Werth erreicht: es geben nämlich 100 Pfund reiner Kryolith 197 Pfund Soda, während die theoretische Ausbeute 204 Pfund beträgt, so daß also wenigstens 96 1/2 Procent des Kryoliths zersetzt werden, und dieses Resultat wird durch ein dem fabrikmäßigen Auslaugen ganz analoges Verfahren erreicht, ohne daß die Asche zerschlagen oder zerrieben wird, und ohne daß man sie genauer auslaugt, als es in der großen Fabrication geschehen kann. –––––––––– Bezüglich eines kürzlich in diesem JournalS. 199 in diesem Bande. erschienenen Aufsatzes des Hrn. Directors Dittmar „über den Ofen des Harburger Alaunwerks“ habe ich noch ein Paar Worte hinzuzufügen. Die Zersetzung des Kryoliths geschah in der Copenhagener Fabrik anfangs, in den Jahren 1857–1859, in eisernen Retorten, von denen je drei in einem kleinen Ofen lagen. Die durch die Zersetzung entwickelte Kohlensäure, deren Gewicht ungefähr 1/5 des Gewichts der Mischung von Kryolith und Kalkstein beträgt, wurde für die Sättigung der Lauge verwendet. Da die entwickelte Kohlensäuremenge dreimal so groß als die zur Sättigung der Lauge erforderliche ist, und da der Lauge reine Kohlensäure geboten wurde, so konnte die Sättigung in kleinen Apparaten und in kurzer Zeit (3–5 Stunden) geschehen, während die Sättigung mit Kohlensäure vom Kohksofen sehr große Apparate erfordert und 9–12 Stunden dauert. Die sich damals stets erniedrigenden Preise der englischen Soda, welche bekanntlich jetzt über 40 Proc. niedriger sind als vor fünf Jahren, machten eine große Oekonomie nothwendig. Nur in einer Beziehung konnte aber eine größere Oekonomie eintreten, nämlich im Glühproceß, und dieser Theil der Fabrication ist der einzige, welcher seit dem Beginn der Fabrication eine Modification erlitten hat. Im Winter 1859–1860 ließ ich daher zwei Flammöfen bauen, welche nach demselben Princip wie die oben beschriebenen Oefen construirt und nur kleiner waren, so daß sie bloß mit einer Feuerung versetzen wurden. Der Herd war ebenfalls aus großen Steinplatten hergestellt; die Flamme zog unter dem Herd hin und kehrte oberhalb desselben wieder zurück, so daß also der Herd von unten und die Beschickung gleichzeitig von oben erwärmt wurde. Die Feuerung war an demselben Ende angebracht wie die Arbeitslöcher, so daß die stärkere Erwärmung durch Strahlung vom Feuer und die durch die Arbeitslöcher bewirkte Abkühlung sich gegenseitig neutralisirten, und der Herd eine gleichförmige Hitze erhielt. Die Asche aus diesem Ofen war in allen Beziehungen derjenigen gleich, welche aus den oben beschriebenen Oefen erhalten wird, porös und ohne geschmolzene Theile. Der Vortheil dieser Flammöfen war also erwiesen; es war der Kohlenverbrauch und die Handarbeit geringer, und die Asche stets von homogener und vorzüglicher Beschaffenheit. Als ich im Jahre 1860 durch verschiedene Geschäfte abgehalten wurde mich mit dem Detail der Fabrik zu beschäftigen, wurde ein Chemiker, Hr. Göcker, bei derselben angestellt. Die Fabrication sollte in diesem Jahre vergrößert werden, und es waren also neue Oefen nothwendig. Anstatt nun die Erfahrung zu benutzen, welche die von mit construirten Flammöfen geliefert hatten, machte Hr. G. den Vorschlag, den gewöhnlichen Sodaofen einzuführen, obgleich hier ganz andere Verhältnisse stattfinden als beim Sulfatofen, wo eine Schmelzung erzielt wird. Meinem Rathe entgegen wurden zwei solche Oefen gebaut, um die Stelle der früheren zu vertreten. Es ist also nicht ganz correct, wenn Hr. Dittmar sagt, daß Hr. G. die Retortenöfen als unpraktisch verwarf, denn diese Construction war damals schon verlassen; es wäre correcter gewesen, wenn er gesagt hätte, daß Hr. G. das Princip der kleinen Flammöfen verwarf, eben dasjenige Princip welches jetzt an den oben beschriebenen großen Oefen durchgeführt worden ist und sich als vollkommen zweckmäßig erwiesen hat. Das praktische Resultat war, daß die Asche aus den neuen Oefen 87 Procent zersetzten Kryolith ergab, während die kleinen Flammöfen und die Retortenöfen 93 Procent zersetzten Kryolith ergeben hatten, und daß die Asche theilweise geschmolzen wurde, wodurch zahlreiche Klumpen entstanden und der Auslaugeproceß sehr erschwert wurde. Der Verbrauch an Brennmaterial war ein sehr bedeutender, nämlich für 50 Centner Kryolith 12 Tonnen (66 Kubikf.) Kohks, während der von mit construirte Ofen für dieselbe Menge Kryolith nur 5 1/2 Tonnen Steinkohlen verbraucht. Während diese Oefen noch im Gange waren, wurde die Harburger Fabrik eingerichtet; die Apparate wurden nach denjenigen, die sich damals in der Copenhagener Fabrik befanden, copirt; mein Gutachten wurde nicht verlangt, und so wurde also in Harburg der fragliche Ofen gebaut, wenige Monate bevor die entsprechenden Oefen in Copenhagen als unpraktisch verlassen wurden. Hr. Director Dittmar wird sich erinnern, daß in Harburg die Ausbeute an Natron aus dem Kryolith, wenigstens anfangs, sich sehr ungünstig stellte, und daß man in der Harburger Fabrik den Grund in der Beschaffenheit des Kryoliths suchte. Die wiederholten Klagen veranlaßten mich im Juli vorigen Jahres die Harburger Fabrik zu besuchen, und ich fand da dieselben Nebel, an denen die Copenhagener Fabrik gelitten hatte, in der Zeit wo die entsprechenden Oefen arbeiteten. Das theilweise Schmelzen der Mischung, das Sieben der glühenden Asche, das Zermalmen und wiederholte Glühen der Klumpen und das durch den unzweckmäßigen Glühproceß erschwerte Auslaugen der Asche, waren die Ursachen, welche die Ausbeute verringerten und den Verbrauch an Brennmaterial und Arbeitskraft vergrößerten. Ich gab Hrn. Dittmar den Rath, die Copenhagener Fabrik zu besuchen, und die dort stattfindenden Verhältnisse zu untersuchen. Leider kam Hr. Dittmar nach Copenhagen während ich in London war; wäre dieser Fall nicht eingetreten, so würde Hr. Dittmar von seiner Reise gewiß eine größere Ausbeute gehabt haben; er würde sich dann durch Versuche mit sowohl reinem als unreinem Kryolith überzeugt haben, daß die schwache Seite der Harburger Fabrik wesentlich die Construction des Ofens ist, und daß die von mit construirten Oefen, welche damals in Copenhagen arbeiteten, eine vollständige und zweckmäßige Zersetzung hervorbringen. Es ist mit unerklärlich, daß Hrn. Dittmar, wenn er nicht mit einem von bedeutendem Vorurtheil befangenen Blick die Fabrication angesehen hat, die Vollkommenheit der neuen Oefen entgangen ist; das bloße Ansehen des Products wird jedem Sachverständigen zur Beurtheilung derselben fast schon genügen. Hr. Dittmar beruft sich auf Analysen, welche er mit Asche von der Copenhagener Fabrik angestellt hat, und die ihm einen geringeren Natrongehalt als die Harburger Asche ergab; dabei hat er aber nicht berücksichtigt, daß eine Untersuchung der Asche für sich allein durchaus kein richtiges Resultat bezüglich der Ausbeute aus dem Kryolith geben kann; ferner daß (wovon er sich durch zweckmäßige Glühversuche überzeugen kann), gerade die hochgradige Asche eine geringere absolute Ausbeute an Natron liefert, als wenn die Asche etwas niedriger gehalten wird, wie es in Copenhagen geschieht. Man kann nämlich vom Gewicht der Aschenprobe, welche zur Untersuchung verwendet wird, nicht auf das Gewicht des der Asche entsprechenden Kryoliths schließen, denn dazu muß man den Verlust beim Glühen (welcher etwa 20 Proc. beträgt) genau ermittelt haben. Die Controlversuche werden deßhalb in Copenhagen folgendermaßen angestellt: Es werden 1000 Pfund der Mischung von bekannter Zusammensetzung abgewogen und dem gewöhnlichen zweistündigen Glühen unterworfen. Durch Wägen der Asche wird der Verlust (Kohlensäure, Wasser etc.) bestimmt. Von der Asche werden zwei Mal 20 Pfund abgewogen, ausgelaugt, auf Natron bestimmt und auf Kryolith berechnet. Das Mittel aus zwei solchen nacheinander mit demselben Ofen angestellten Proben bildet das Resultat. Auf diese Untersuchung gründet sich die Bestimmung, daß 100 Pfd. reiner Kryolith eine Lauge geben, welche einen 194 bis 198 Pfund Soda entsprechenden Natrongehalt zeigt, wovon sich jeder Sachverständige beim Besuch der Copenhagener Fabrik überzeugen kann. Der Werth des Harburger Ofens im Verhältniß zu den oben beschriebenen Oefen würde sich leicht und bestimmt herausgestellt haben, wenn Hr. Director Dittmar in seinem Aufsatz zwei Zahlen mitgetheilt hätte, nämlich die Menge des für 100 Centner Kryolith erforderlichen Brennmaterials und die absolute Ausbeute an Natron oder Soda. Hr. Dittmar nennt es einen Irrthum, daß die Apparate der Harburger Fabrik eine Copie derjenigen der Copenhagener Fabrik seyn sollen; die Originalität der dortigen Einrichtung, auf welche Hr. Dittmar Anspruch macht, reducirt sich aber wesentlich auf ein eisernes Rollirfaß, das seit einigen Monaten in Harburg benutzt wird, um die Mischung, wenn sie von den Kollergängen heruntergebracht ist, aufs Feinste zu zermalmen, wodurch eine um circa 4 Procent höhere Ausbeute als früher erzielt werden soll. Ein solcher Apparat kann vielleicht da von Nutzen seyn, wo die Kollergänge von unzweckmäßiger Beschaffenheit sind; in der Copenhagener Fabrik aber, wo die Asche 96,5 Procent zersetzten Kryolith zeigt, würde ein solcher Apparat nur einem bedeutenden Kraftaufwand beanspruchen, ohne entsprechenden Nutzen zu gewähren. Hr. Dittmar ist noch stets der irrigen Meinung, daß nur aus reinem Kryolith gute Producte dargestellt werden können, obgleich die fremden Stoffe bloß aus Schwefelmetallen und Eisenspath bestehen; ich werde daher nächstens die Fabricationsmethoden zum Gegenstand eines Aufsatzes machen. Wenn endlich Hr. Dittmar der Meinung ist, daß ich vergessen habe die großen Verdienste zu erwähnen, welche Hr. Göcker sich um die Kryolithindustrie erworben hat, so bin ich, der die technischen Kenntnisse und den praktischen Werth des genannten Mannes kennt und ehrt, der Meinung, daß derselbe keine größeren Ansprüche auf große Verdienste bezüglich der Kryolithindustrie machen wird, als Hr. Director Dittmar selbst.