MKL1888:Koks

Koks (engl. Cokes, unrichtig Coaks, vielleicht v. lat. coquere, durch Feuer zubereiten, reif machen), aus Steinkohlen, seltener aus Braunkohlen dargestelltes, nicht flammendes Brennmaterial, welches ähnlich wie Holzkohle gewonnen wird, indem man die fossile Kohle bei Abschluß der Luft erhitzt. Hierbei entweichen (wie bei der Leuchtgasfabrikation) brennbare Gase und Dämpfe, und wenn die Steinkohlen Schwefelkies enthalten, so wird auch ein Teil des Schwefels ausgetrieben. Man erhält daher durch die Verkokung gleichmäßigeres Produkt von höherm Wärmeeffekt und größerer Reinheit (namentlich von Schwefel), welches bei der Verbrennung nicht erweicht, sich nicht aufbläht und ohne Entwickelung von Rauch und übelriechenden Dämpfen verbrennt. Aber man erreicht dies nur unter großem Verlust an Brennstoff (welcher z. B. für den Clevelanddistrikt auf den Wert von 1 Mill. Ton. Kohlen pro Jahr geschätzt wird), und es bleiben doch etwa 33 Proz. des Schwefels der Steinkohlen (als niedere Schwefelungsstufe des Eisens, als Schwefelcalcium etc.) in den K. zurück, selbst wenn, wie dies allgemein geschieht, die K. mit Wasser abgelöscht werden, wobei Schwefelverbindungen entweichen. Die zahlreichen Bemühungen, diesen Schwefelgehalt auf irgend eine Weise zu beseitigen, haben noch kein allgemein befriedigendes Resultat gegeben. Im allgemeinen entweichen beim Verkoken 30–32 Proz. flüssige Substanzen mit 19–22 Proz. brennbaren Gasen und Dämpfen.

Die Steinkohlen liefern, je nach ihrem Verhalten im Feuer, K. von verschiedener Beschaffenheit. Die Sandkohlen, welche beim Verbrennen zerfallen, hinterlassen K. in losen Stücken, während Sinterkohlen ein wenig zusammenhängendes und nur Backkohlen ein vollkommen zusammengeschmolzenes Produkt liefern. Man verkokt deshalb am häufigsten fette Back- und Sinterkohle, besonders Kohlenklein, welches zu Kesselfeuerungen wenig geeignet ist. In neuerer Zeit benutzt man auch magere Kohle, welche, passend zerkleinert, aufbereitet und mit backenden Beimengungen (fette Kohle, Pech) gemischt, unter hohem Druck in den passend konstruierten Koksöfen bei gesteigerter Boden- und Seitenerhitzung derselben etc. brauchbare K. (Mischkoks) liefert. Von großem Einfluß ist der Gehalt der Kohle an mineralischen Stoffen, welche sich in den K. konzentrieren, die Heizkraft herabstimmen, die Verkokung beeinträchtigen und den Rost verschlacken. Man verwendet nur Kohlen mit 5–8 Proz. mineralischen Bestandteilen direkt zur Koksbereitung; wenn aber die mineralischen Substanzen nicht einen wesentlichen Bestandteil der Kohlen bilden, sondern ihnen nur beigemengt sind (Schieferthon, Schwefelkies), sucht man sie durch Aufbereiten (Sortieren des Kohlenkleins mit direkter Verarbeitung auf Setzmaschinen oder nach vorheriger Zerkleinerung, oder Verwaschen auf Herden) möglichst zu entfernen. Enthielt die Kohle 12–24 Proz. Asche, so kann dieser Gehalt durch die Aufbereitung auf 5–8 Proz. herabgemindert werden. Der Aschengehalt der K. ist aber auch abhängig von der Leitung des Verkokungsprozesses, besonders von der Menge der dabei durch Luftzutritt vollständig verbrennenden Kohle. Dieser Luftzutritt beeinflußt auch wesentlich das Ausbringen, welches außerdem davon abhängig ist, ob noch Gase oder Dämpfe über schon gebildete glühende K. streichen. Diese entziehen nämlich den K. Kohlenstoff, während umgekehrt kohlenstoffreiche Gase und Dämpfe bei Berührung mit glühenden K. sich zersetzen und einen Teil ihres Kohlenstoffs auf die K. ablagern.

Von den Verkokungsapparaten zeichnet sich der Meiler durch seine Einfachheit, leichten Betrieb und Billigkeit aus; er wird wie der Holzkohlenmeiler erbaut, erhält aber in der Mitte eine gemauerte, durch einen Deckel verschließbare Esse mit Zuglöchern und wird mit Koksklein bedeckt. Das Anzünden findet von außen oder durch glühende Kohlen von der Esse aus statt. Unter der Decke verläuft eine unvollständige Verbrennung, und durch die dabei entwickelte Wärme werden die Kohlen verkokt. Zeigt sich nur noch dünner Rauch, so wird die Esse verdeckt und der Meiler mit nasser Lösche beschlagen. Vor dem Ziehen löscht man die K. mit Wasser, um sie dadurch schwefelärmer zu machen. Man kann im Meiler meist nur stückreiche Sinterkohlen anwenden, welche sonst meist direkten Absatz finden; Backkohlen geben porösere K. als in Öfen, die Ausbeute beträgt 60–65 Proz. reine, aber nicht sehr gleichmäßige K. Bisweilen leitet man die flüchtigen Produkte von der Esse aus durch einen im Boden verlaufenden horizontalen Kanal ab. Gleichförmigere K. erhält man in Haufen von 20–25 m Länge, 1–1,5 m Höhe und 3–4 m Breite, welche mit mehreren untereinander verbundenen Essen oder ohne solche erbaut oder durch eingestellte und später wieder herausgezogene Pfähle mit Zugkanälen versehen und mit Koksklein bedeckt werden. Das Anzünden geschieht durch gleichzeitiges Einwerfen glühender Kohlen in die Schächte. An der Stelle, wo die Flamme nachläßt, gibt man sofort eine Löschdecke, bis endlich der ganze Haufe eine Decke erhalten hat. Das Ausbringen ist bei Haufen geringer als bei Meilern; aber man kann mäßig backendes Kohlenklein verwerten, indem man bei der Konstruktion der Haufen eine temporäre Einfassung von Brettern benutzt. Von den Haufen unterscheiden sich die Meiler- oder Schaumburger Öfen wesentlich durch die unbeweglichen Seitenwände. Sie bilden gemauerte Räume von 14–19 m Länge, 2,5 m Breite und 1,5 m Höhe, sind an einer oder beiden schmalen Seiten offen und werden unter Bildung geeigneter Kanäle, welche in den Wänden ihre Fortsetzung finden, mit angefeuchtetem Kohlenklein vollgestampft, worauf letzteres eine Decke von Lösche oder Lehm erhält. Diese Öfen zeichnen sich durch Billigkeit, bequeme Arbeit u. große Leistungsfähigkeit aus, geben aber kein gleichmäßiges Produkt. Der steigende Bedarf an guten K. und die Notwendigkeit, Kleinkohle zu benutzen und ein höheres Ausbringen zu erzielen, führte zur Konstruktion der geschlossenen Öfen, welche auch die Verwertung magerer Kohle gestatten, wenn man die Ofenbreite gehörig vermindert und die Verkokungstemperatur durch rasches Erwärmen der Ofenwände mittels der Koksofengase steigert. Die einfachern Öfen sind backofenförmig, viereckig oder oval, und oft liegen zum Zusammenhalten der Wärme deren mehrere nebeneinander. Ist eine Charge abgetrieben, so werden die K. möglichst bald aus dem Ofen genommen und, solange dieser noch rotglühend ist, die neue Beschickung zu solcher Höhe eingetragen, daß noch Raum zum Aufblähen der Kohlen bleibt. Man schließt dann die Thür, und alsbald wird die Verkokung durch die Hitze der Ofenwände eingeleitet; durch besondere Kanäle eindringende Luft entzündet die Kohle und die Destillationsprodukte, und durch die dabei entwickelte Wärme wird der Verkokungsprozeß vollendet. Läßt die Flamme nach, so verschließt man die Züge und die Esse, zieht die K. aus und löscht sie mit Wasser ah. Um die qualmigen Gase für die Umgebung unschädlich zu machen, leitet man sie in einen gemeinschaftlichen Kanal, verbrennt sie darin und läßt die Verbrennungsprodukte in eine hohe Esse treten. Häufiger

Fig. 1.	Fig. 3. [unten]	Fig. 2.
Fig. 1–3. Pernolets Koksofen.

benutzt man sie zum Heizen von Dampfkesseln und Winderhitzungsapparaten, zum Rösten von Erzen, in Puddel- und Schweißöfen etc.; bisweilen werden die Destillationsprodukte unter der verschlossenen Gicht abgeleitet, um daraus durch Abkühlung Teer und Ammoniakwasser zu gewinnen. Größere Vorteile aber lassen sich erzielen, wenn man die Gichtgase zum Heizen der Sohle und der Wände der Öfen selbst benutzt. Man gibt in diesem Fall den Öfen behufs gleichmäßigerer Erhitzung kleinere Dimensionen und verbindet mehrere derselben zu einem System. Hierbei steigt das Ausbringen, welches in den gewöhnlichen Öfen meist nicht über 52 Proz. beträgt, bis auf 68 Proz.; man erhält ein gleichmäßigeres und wegen der höhern Temperatur schwefelärmeres Produkt, die Verkokung wird beschleunigt, man kann schwer backende Kohle verarbeiten und weniger Abfall liefernde Zieh- und Löschvorrichtungen anwenden. Wegen dieser Vorteile finden die neuern Öfen, obwohl in der Anlage und Unterhaltung teurer, immer größere Verbreitung; es gibt viele verschiedene Konstruktionen, deren Wert mehr oder weniger von lokalen Verhältnissen abhängig ist.

Bei den sogen. Retortenöfen, zu denen der stehende Appoltsche Ofen gehört, tritt die Luft nicht in den Verkokungsraum, sondern nur zu den Gichtgasen in den Kanälen zwischen den Ofenwänden, und bisweilen werden aus den Gichtgasen Teer und ammoniakhaltiges Wasser durch Abkühlung abgeschieden. Zu letztern Öfen gehört der von Pernolet (Fig. 1–3). Derselbe wird mit Hilfe einer Bahn bb durch die Füllöffnungen aa mit 50 hl Steinkohlen beschickt. cd dient zur Ableitung der Gase in das Hauptgasleitungsrohr e, welches längs einer Batterie von 36 Öfen läuft. Die gereinigten Gase, deren Zutritt durch den Hahn o geregelt wird, treten aus f durch die Röhren g und h in die horizontalen Seitenkanäle n, welche sie nacheinander durchstreichen, um dann unter die Sohle zu fallen, wo sie sich mit den direkt vom Rost i kommenden Verbrennungsgasen vereinigen und durch k in

Fig. 4.

Smetscher Ofen.

den Essenkanal l gelangen; m sind die Pfeiler, durch welche die Ofensohle gestützt wird. Ist die Verkokung beendet, so wird das Ventil zum Gasleitungsrohr geschlossen, die Thüren und Chargieröffnungen werden geöffnet und die K. mit Hilfe einer Maschine herausgedrückt, wobei das Feuer auf dem Rost beständig unterhalten wird, um den Ofen sogleich wieder beschicken zu können. Diese Öfen gewähren das höchste Ausbringen, sind aber in andrer Hinsicht mit manchen Nachteilen behaftet, und man benutzt daher häufiger Öfen, bei denen Luft in den Verkokungsraum tritt, so daß hier die Destillationsprodukte verbrennen, worauf die heißen Verbrennungsgase Boden und Wände des Ofens erhitzen, und zwar werden entweder die Öfen durch ihre eignen Gase geheizt, oder, was weniger zweckmäßig erscheint, die Gase aus dem einen Ofen erhitzen durch Eintritt in dessen Umhüllung jedesmal den daneben befindlichen Ofen. Von den hierher gehörigen Öfen hat namentlich der Smetsche allgemeine Anwendung gefunden. Bei demselben (Fig. 4) treten die Gase durch eine Öffnung im Gewölbe in den Längskanal o, ziehen in demselben hin, in dem Kanal p wieder zurück und gelangen aus diesem unter die Sohle und auf Schlangenwegen in die Esse, wobei eine sehr vollständige Verbrennung stattfindet. Das Ausbringen an K. beträgt nach neuern Erfahrungen im allgemeinen bei Sandkohlen 55–65, bei Sinterkohlen 60–70, bei Backkohlen 60–80 Proz.; letztere geben aber meist nur bei annähernd gleichem Kohlenstoffgehalt mehr K. als Sand- und Sinterkohlen. Die K. sind je nach der Qualität der Kohle und der angewandten Verkokungsmethode großblasig bis dicht, bald weich und mürbe, bald hart und klingend, fest, bald tief dunkelgrau, matt, bald silbergrau, metallglänzend. Gute Backkoks sind porös, eisengrau, seidenglänzend, vom spez. Gew. 0,35–0,50, sie enthalten bis 93 Proz. Kohlenstoff, 0,3–0,5 Wasserstoff, 2–2,5 Sauerstoff und Stickstoff, 5–10 Proz. hygroskopische Feuchtigkeit. Der Aschengehalt schwankt zwischen 1 und 30 Proz., und K. mit mehr als 10–12 Proz. Asche gehören schon zu den schlechtern. Im Regen kann sich der Wassergehalt der K. auf 18–20 Proz. steigern; unter Wasser aufbewahrt, nehmen sie 25 Proz. Wasser auf. Als Nebenprodukt erhält man K. bei der Leuchtgasbereitung (Gaskoks); doch sind dieselben, gewöhnlich aus wasserstoffreichen Backkohlen in schnell erhitzten Retorten gewonnen, aufgebläht, mehr oder weniger löcherig, auch reich an Wasserstoff und Sauerstoff, weil sie zur Vermeidung eines zu großen Brennstoffaufwandes bei der Gaserzeugung nicht zu lange erhitzt werden. Gute K. klingen, färben nicht ab und bedürfen starker Glut zu ihrer Entzündung und lebhaften Zugs zu ihrer Verbrennung. Bei der Benutzung zu metallurgischen Zwecken kommt auch die Festigkeit der K. in Betracht, weil sie in den Schmelzöfen durch die über ihnen lagernde hohe Schicht von Erzen etc. nicht zerdrückt werden dürfen. Von Braunkohlen eignen sich meist nur Lignite und manche Pech- und Glanzkohlen zur Verkokung; die Braunkohlenkoks gleichen aber mehr den Holzkohlen und werden, wie die Steinkohlenkoks, zum Eisenhochofenbetrieb, außerdem als Filtrierkohle, schwarze Farbe, Pulverkohle oder Material für Brikette benutzt. An sich nicht verkokbare Braunkohle hat man vorteilhaft mit fetten Steinkohlen zusammen verkokt. Man wendet zur Verkokung der Braunkohle Meiler, Haufen, kleine eiserne Kasten oder Retorten an. Man erhält aus Lignit in Meilern 15,5 Gewichts- oder 32 Volumprozent K.; der Schwefel wird nur unvollständig ausgetrieben. Auch Braunkohlenkoks werden als Nebenprodukt gewonnen und zwar in der Mineralöl- und Paraffinindustrie, wo sie als pulverige Masse nach Abtreibung des Teers in den Retorten zurückbleiben. Diese K. kommen als Grude (s. d.) in den Handel.

Der Zeitpunkt, in welchem die Benutzung der K. als Brennmaterial begann, ist nicht auszumitteln. Von 1620 datiert das erste englische Patent auf Verkokung der Steinkohlen, welchem bald andre folgten; doch ist von praktischen Erfolgen nichts bekannt. In der Mitte des 17. Jahrh. sollen K. in Derbyshire bei Schmelzprozessen benutzt worden sein, und jedenfalls war in England 1769 die Verkokung in Meilern und geschlossenen Öfen üblich. In der Folge trugen die K. außerordentlich zur Hebung des Hüttenwesens bei, indem man durch das Verkoken erst für viele Fälle die Möglichkeit gewann, Steinkohle zu benutzen. Auch die Lokomotiven wurden lange fast ausschließlich mit K. geheizt.